JAVA中的继承

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1.为什么需要继承

Java中使用类对现实世界中实体来进行描述,类经过实例化之后的产物对象,则可以用来表示现实中的实体,但是现实世界错综复杂,事物之间可能会存在一些关联,那在设计程序是就需要考虑

举个例子:狗和猫,它们都是动物

image.png

如果我们使用JAVA语言来进行描述,就会写出

 //Dog.java
 public class Dog {
     String name;
     int age;
     float weight;
     public void eat(){
         System.out.println(name + "正在吃饭");
     }
     public void sleep(){
         System.out.println(name + "正在睡觉");
     }
     void Bark(){
         System.out.println(name + "汪汪汪~~~");
     }
 }
 //Cat.java
 public class Cat {
     String name;
     int age;
     float weight;
     public void eat(){
         System.out.println(name + "正在吃饭");
     }
     public void sleep()
     {
         System.out.println(name + "正在睡觉");
     }
     void mew(){
         System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
     }
 ​
 }
 ​

但是通过观察我们就会发现,在上述代码中有大量的重复部分,

image.png

那么既然都是一样的,有没有更加简便的方法可以抽取这些共性呢?当然有

面向对象思想中提出了继承的概念,专门用来进行共性抽取,实现代码复用。

2.继承的概念

继承(inheritance)机制:是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段,它允许程序员在保持原有类特 性的基础上进行扩展,增加新功能,这样产生新的类,称派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构, 体现了由简单到复杂的认知过程。继承主要解决的问题是:共性的抽取,实现代码复用。

例如:狗和猫都是动物,那么我们就可以将共性的内容进行抽取,然后采用继承的思想来达到共用。

image.png

上述图示中,Dog和Cat都继承了Animal类,其中:Animal类称为父类/基类或超类,Dog和Cat可以称为Animal的子类/派生类,继承之后,子类可以复用父类中成员,子类在实现时只需关心自己新增加的成员即可。

从继承概念中可以看出继承最大的作用就是:实现代码复用,还有就是来实现多态(后序讲)

3.继承的语法

在Java中如果要表示类之间的继承关系,需要借助extends关键字,具体如下:

 修饰符 class 子类 extends 父类 {
         // ...
 }

我们对上面的场景使用继承的方法进行优化:

 // Animal.java
 public class Animal{
     String name;
     int age;
     public void eat(){
         System.out.println(name + "正在吃饭");
     }
     public void sleep(){
         System.out.println(name + "正在睡觉");
     }
 } 
 ​
 // Dog.java
 public class Dog extends Animal{
     void bark(){
         System.out.println(name + "汪汪汪~~~");
     }
 }
 ​
 // Cat.Java
 public class Cat extends Animal{
     void mew(){
         System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
     }
 } 
 ​
 // TestExtend.java
     public class TestExtend {
         public static void main(String[] args) {
             Dog dog = new Dog();
             // dog类中并没有定义任何成员变量,name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的
             System.out.println(dog.name);
             System.out.println(dog.age);
             // dog访问的eat()和sleep()方法也是从Animal中继承下来的
             dog.eat();
             dog.sleep();
             dog.bark();
         }
     }

注意:

1.子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中

2.子类继承父类之后,必须要新添加自己特有的成员,体现出与基类的不同,否则就没有必要继承了

4.父类成员访问

在继承体系中,子类将父类中的方法和字段继承下来了,那在子类中能否直接访问父类中继承下来的成员呢?

4.1 子类中访问父类的成员变量

1.子类和父类不存在同名成员变量
 public class Base {
     int a;
     int b;
 }
 public class Derived extends Base{
     int c;
     public void method(){
         a = 10; // 访问从父类中继承下来的a
         b = 20; // 访问从父类中继承下来的b
         c = 30; // 访问子类自己的c
     }
 }
2.子类和父类成员变量同名
 public class Base {
     int a;
     int b;
     int c;
 }
 /////////////////////////////////////////////////////////////////
     public class Derived extends Base{
         int a; // 与父类中成员a同名,且类型相同
         char b; // 与父类中成员b同名,但类型不同
      public void method(){
             a = 100; // 访问父类继承的a,还是子类自己新增的a?
             b = 101; // 访问父类继承的b,还是子类自己新增的b?
             c = 102; // 子类没有c,访问的肯定是从父类继承下来的c
             // d = 103; // 编译失败,因为父类和子类都没有定义成员变量b
         }
     }

在子类方法中 或者 通过子类对象访问成员时:

  • 如果访问的成员变量子类中有,优先访问自己的成员变量。
  • 如果访问的成员变量子类中无,则访问父类继承下来的,如果父类也没有定义,则编译报错。
  • 如果访问的成员变量与父类中成员变量同名,则优先访问自己的。

成员变量访问遵循就近原则,自己有优先自己的,如果没有则向父类中找

4.2子类中访问父类的成员方法

1.成员方法名字不同
 public class Base {
     public void methodA(){
         System.out.println("Base中的methodA()");
     }
 }
 public class Derived extends Base{
     public void methodB(){
         System.out.println("Derived中的methodB()方法");
     }
     public void methodC(){
         methodB(); // 访问子类自己的methodB()
         methodA(); // 访问父类继承的methodA()
         // methodD(); // 编译失败,在整个继承体系中没有发现方法methodD()
     }
 }

总结:成员方法没有同名时,在子类方法中或者通过子类对象访问方法时,则优先访问自己的,自己没有时 再到父类中找,如果父类中也没有则报错。

2.成员方法名字相同
 public class Base {
     public void methodA(){
         System.out.println("Base中的methodA()");
     }
     public void methodB(){
         System.out.println("Base中的methodB()");
     }
 }
 public class Derived extends Base{
     public void methodA(int a) {
         System.out.println("Derived中的method(int)方法");
     }
     public void methodB(){
         System.out.println("Derived中的methodB()方法");
     }
     public void methodC(){
         methodA(); // 没有传参,访问父类中的methodA()
         methodA(20); // 传递int参数,访问子类中的methodA(int)
         methodB(); // 直接访问,则永远访问到的都是子类中的methodB(),基类的无法访问到
     }
 }

【说明】

  • 通过子类对象访问父类与子类中不同名方法时,优先在子类中找,找到则访问,否则在父类中找,找到则访问,否则编译报错。
  • 通过派生类对象访问父类与子类同名方法时,如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载),根据调用方法适传递的参数选择合适的方法访问,如果没有则报错;

那么在这种情况下,如果子类中存在与父类中相同的成员时,那如何在子类中访问父类相同名称的成员呢?

5.super关键字

针对上面的情况,Java提供了super关键字,该关键字主要作用:在子类方法中访问父类的成员

 public class Base {
     int a;
     int b;
     public void methodA(){
         System.out.println("Base中的methodA()");
     }
     public void methodB(){
         System.out.println("Base中的methodB()");
     }
 }
 ​
 public class Derived extends Base{
     int a; // 与父类中成员变量同名且类型相同
     char b; // 与父类中成员变量同名但类型不同
     // 与父类中methodA()构成重载
     public void methodA(int a) {
         System.out.println("Derived中的method()方法");
     } 
     
     // 与基类中methodB()构成重写(即原型一致,重写后序详细介绍)
         public void methodB(){
         System.out.println("Derived中的methodB()方法");
     }
     
     public void methodC(){
         // 对于同名的成员变量,直接访问时,访问的都是子类的
         a = 100; // 等价于: this.a = 100;
         b = 101; // 等价于: this.b = 101;
         // 注意:this是当前对象的引用
         
         // 访问父类的成员变量时,需要借助super关键字
         // super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分
         super.a = 200;
         super.b = 201;
         
         // 父类和子类中构成重载的方法,直接可以通过参数列表区分清访问父类还是子类方法
         methodA(); // 没有传参,访问父类中的methodA()
         methodA(20); // 传递int参数,访问子类中的methodA(int)
         
         // 如果在子类中要访问重写的基类方法,则需要借助super关键字
         methodB(); // 直接访问,则永远访问到的都是子类中的methodA(),基类的无法访问到
         super.methodB(); // 访问基类的methodB()
     }
 }

在子类方法中,如果想要明确访问父类中成员时,借助super关键字即可。

注意事项

1.只能在非静态方法中使用

2. 在子类方法中,访问父类的成员变量和方法。

6.子类构造方法

父子父子,先有父再有子,即:子类对象构造时,需要先调用基类构造方法,然后执行子类的构造方法。

 public class Base {
     public Base(){
         System.out.println("Base()");
     }
 }
 ​
 public class Derived extends Base{
     public Derived(){
         // super(); // 注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法:super(),
         // 用户没有写时,编译器会自动添加,而且super()必须是子类构造方法中第一条语句,
         // 并且只能出现一次
         System.out.println("Derived()");
     }
 }
 ​
 public class Test {
     public static void main(String[] args) {
         Derived d = new Derived();
     }
 } 
 ​
 ​
 结果打印:
     Base()
     Derived()

在子类构造方法中,并没有写任何关于基类构造的代码,但是在构造子类对象时,先执行基类的构造方法,然后执行子类的构造方法,因为:子类对象中成员是有两部分组成的,基类继承下来的以及子类新增加的部分 。父子父子肯定是先有父再有子,所以在构造子类对象时候 ,先要调用基类的构造方法,将从基类继承下来的成员构造完整,然后再调用子类自己的构造方法,将子类自己新增加的成员初始化完整

注意

  1. 若父类显式定义无参或者默认的构造方法,在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用,即调用基类构 造方法
  2. 如果父类构造方法是带有参数的,此时需要用户为子类显式定义构造方法,并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用,否则编译失败。
  3. 在子类构造方法中,super(...)调用父类构造时,必须是子类构造函数中第一条语句。
  4. super(...)只能在子类构造方法中出现一次,并且不能和this同时出现