【Java SE】面向对象三大特性之继承

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作者:月亮嚼成星~

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专栏:Java SE基础

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【Java SE】面向对象三大特性之继承_第1张图片

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。

何为继承?

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。

狗:


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~~~");
    }
}

猫: 


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~~~");
    }
}

在猫和狗中含有相同的字段和行为,同时也可能含有不同的字段和行为,所以我们可以将相同的部分提取出来,然后让猫和狗来继承相同的部分:

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第2张图片

那能否将这些共性抽取呢?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。

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:

//Cat.java
public class Cat extends Animal{

    void mew(){
        System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
    }
}
//Dog.java
public class Dog extends Animal{

    void Bark() {
        System.out.println(name + "汪汪汪~~~");
    }
}
//Animal.java
public class Animal {
    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");
    }
}
//Test.java
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog=new Dog();
        Cat cat=new Cat();
        cat.name="mimi";
        dog.name="wangcai";
        cat.eat();
        dog.eat();
        dog.Bark();
    }
}

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第3张图片

 猫和狗的name和eat都是从Animal类中继承下来的。

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第4张图片

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了
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。

如何从子类中访问父类成员呢?

1. 子类和父类不存在同名成员变量:

//Car.java
public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;

    public void music(){
        System.out.println(name+"正在播放音乐");
    }
}
//BMW.java
public class BMW extends Car{
    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
        name="aodi";// 访问从父类中继承下来的name
        c=30;// 访问自己的c
    }
}

2. 子类和父类成员变量同名:

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。

//Car.java
public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;

    public void music(){
        System.out.println(name+"正在播放音乐");
    }
}
//BMW.java
public class BMW extends Car{
    int b;
    int c;
    public void method(){
        a=10;// 访问从父类中继承下来的a
        b=20;// 访问自己的b
        name="aodi";// 访问从父类中继承下来的name
        c=30;// 访问自己的c
    }
}

注意: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

子类中访问父类的成员方法:

//Car.java
public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;

    public void music(){
        System.out.println(name+"正在播放音乐");
    }
}
//BMW.java
public class BMW extends Car{
    int b;
    int c;
    public void A(){
        System.out.println("子类的A行为");
    }
    public void method(){
        a=10;// 访问从父类中继承下来的a
        b=20;// 访问自己的b
        name="aodi";// 访问从父类中继承下来的name
        c=30;// 访问自己的c
        A();//子类的A成员方法
        music();//父类的music方法
    }

}

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。

 成员方法名字相同:

//Car.java

public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;

    public void A(){
        System.out.println("父类的A行为");
    }
    public void B(){
        System.out.println("父类的B行为");
    }

    public void getB(){
        System.out.println(b);
    }
    public void music(){
        System.out.println(name+"正在播放音乐");
    }
}




//BMW.java
public class BMW extends Car{
    int b;
    int c;
    public void A(){
        System.out.println("子类的A行为");
    }
    public void B(){
        System.out.println("子类的B行为");
    }
    public void getB(int a,int b){
        this.a=a;
        this.b=b;
    }
    public void method(){
        a=10;// 访问从父类中继承下来的a
        b=20;// 访问自己的b
        name="aodi";// 访问从父类中继承下来的name
        c=30;// 访问自己的c
        A();//子类的A成员方法
        music();//父类的music方法
        B();//访问的子类的B方法
        getB();//访问父类的getB方法
    }

}

总结: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。

 super关键字:

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?直接访问是无法做到的,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。

//Car.java

public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;

    public void A(){
        System.out.println("父类的A行为");
    }
    public void B(){
        System.out.println("父类的B行为");
    }

    public void getB(){
        System.out.println(b);
    }
    public void music(){
        System.out.println(name+"正在播放音乐");
    }
}




//BMW.java
public class BMW extends Car{
    int b;
    int c;
    public void A(){
        System.out.println("子类的A行为");
    }
    public void B(){
        System.out.println("子类的B行为");
    }
    public void getB(int a,int b){
        this.a=a;
        this.b=b;
    }
    public void method(){
        a=10;// 访问从父类中继承下来的a
        b=20;// 访问自己的b
        super.b=50;//访问从父类中继承下来的b
        name="aodi";// 访问从父类中继承下来的name
        c=30;// 访问自己的c
        A();//子类的A成员方法
        music();//父类的music方法
        B();//访问的子类的B方法
        super.B();//访问父类的B方法
        getB();//访问父类的getB方法
    }

}

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. super和this一样只能在非静态方法中使用
2. super可以在在子类方法中,访问父类的成员变量和方法。

 子类构造方法:

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。

//Car.java
public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;

    public Car(){
        System.out.println("基类构造方法");
    }

}

//BMW.java
public class BMW extends Car{
    int b;
    int c;
    public BMW(){
        System.out.println("子类构造方法");
    }


}

//Test.java
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
     BMW bmw=new BMW();
    }
}

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第5张图片
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

super和this的区别:
【Java SE】面向对象三大特性之继承_第6张图片

 代码块在继承关系中的执行顺序:

//Car.java
public class Car {
    int a;
    int b;
    String name;
    {
        System.out.println("父类实例代码块执行");
    }

    static {
        System.out.println("父类静态代码块执行");
    }
    public Car(){
        System.out.println("基类构造方法执行");
    }

}
//BMW.java
public class BMW extends Car{
    int b;
    int c;
    String name;
    {
        System.out.println("子类实例代码块执行");
    }

    static {
        System.out.println("子类静态代码块执行");
    }
    public BMW(){
        System.out.println("子类构造方法");
    }


}
//Test.java
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
     BMW bmw=new BMW();
    }
}

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第7张图片
 【Java SE】面向对象三大特性之继承_第8张图片

 当我们第二次实例化对象的时候,我们可以清楚的看到:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
     BMW bmw=new BMW();
     System.out.println("第二次实例化子类对象:");
     System.out.println("==================================");
     BMW bmw1=new BMW();
    }
}

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第9张图片

 通过分析执行结果,得出以下结论:
1、父类静态代码块优先于子类静态代码块执行,且是最早执行
2、父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行
3、子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行
4、第二次实例化子类对象时,父类和子类的静态代码块都将不会再执行

protected 关键字

在封装的那一篇开头介绍了访问控制修饰符:【Java SE】面向对象三大特性之封装

感兴趣的可以再去了解一下。

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第10张图片

这边建立了2个不同的包:

其中一个是同一个包中的2个类,另一个类在另一个包中:

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第11张图片

首先在同一个包中:

package TestDemo;
//A.java
public class A {
    public int a;
    private int b;
    protected int c;
    int d;
}
//B.java
package TestDemo;

public class B extends A{

public void method(){

    super.a=20;
    super.b=100;
    super.c=30;
    super.d=40;


}

}

 【Java SE】面向对象三大特性之继承_第12张图片

 虽然不能访问,但是也继承了父类的b成员变量。

现在是两个包中的:

package TestDemo;
//A.java

public class A {
    public int a;
    private int b;
    protected int c;
    int d;
}
//C.java
package TestDemo1;

import TestDemo.A;

public class C extends A {
    public void method(){

        super.a=20;
        super.b=100; //编译报错,父类中private成员在不同包子类中不可见
        super.c=30;// 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
        super.d=40;// 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包子类中不能直接访问

    }
}

【Java SE】面向对象三大特性之继承_第13张图片
注意:我们在使用的时候应该尽可能的使用 比较严格的访问权限. 例如如果一个方法能用 private, 就尽量不要用 public.

继承方式

 继承方式有单继承,多层继承和不同类继承同一个类。

一般我们不希望出现超过三层的继承关系. 如果继承层次太多, 就需要考虑对代码进行重构了.
如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字 

final 关键字

final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类
1. 修饰变量或字段,表示常量(即不能修改)
【Java SE】面向对象三大特性之继承_第14张图片
2. 修饰类:表示此类不能被继承
【Java SE】面向对象三大特性之继承_第15张图片
3. 修饰方法:表示该方法不能被重写

重写

当子类对象调用重写的方法时,调用的是子类的方法,而不是父类中被重写的方法。

要想调用父类中被重写的方法,则必须使用关键字 super。

public class Animals {
    public void call(){
        System.out.println("动物叫...");
    }
}


public class Cat extends Animals{
    @Override
    public void call() {
        System.out.println("喵喵喵...");
    }
}


public class Dog extends Animals{
    @Override
    public void call() {
        super.call();
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Animals dog = new Dog();
        dog.call();//动物叫...
        Animals cat = new Cat();
        cat.call();//喵喵喵...
    }
}

继承与组合

继承表示对象之间是is-a的关系,比如:狗是动物,猫是动物
组合表示对象之间是has-a的关系,比如:汽车有发动机,轮胎等等组成

class D{

}
class E{

}
//F由D,E构成(组合)
class F{
    private D d; // 可以复用D的属性和方法
    private E e; // 可以复用E的属性和方法
   
}

组合和继承都可以实现代码复用,应该使用继承还是组合,需要根据应用场景来选择,一般建议:能用组合尽量用组合。

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