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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#xff0c;类经过实例化之后的产物对象#xff0c;则可以用来表示现实中的实体#xff0c;但是 现实世界错综复杂#xff0c;事物之间可能会存在一些关联#xff0c;那在设计程序是就需要考虑。
比如…
继承
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。
比如狗和猫它们都是一个动物。
使用Java语言来进行描述就会设计出 // Dog.javapublic 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.Javapublic 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~~~);}}
通过观察上述代码会发现猫和狗的类中存在大量重复如下所示 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。
继承概念
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。 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)。
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 {// ...}
对之前中场景使用继承方式重新设计
// Animal.javapublic 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.javapublic class Dog extends Animal{void bark(){System.out.println(name 汪汪汪~~~);} }// Cat.Javapublic class Cat extends Animal{void mew(){System.out.println(name 喵喵喵~~~);} }// TestExtend.javapublic 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
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
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ab 20; // 访问从父类中继承下来的bc 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(){ // 访问父类继承的a还是子类自己新增的a // 访问父类继承的b还是子类自己新增的b?a 100;b 101;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。
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
问题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
super关键字
由于设计不好或者因场景需要子类和父类中可能会存在相同名称的成员如果要在子类方法中访问父类同名成 员时该如何操作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。
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。
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
super和this
super和this都可以在成员方法中用来访问成员变量和调用其他的成员函数都可以作为构造方法的第一条语句那他们之间有什么区别呢
【相同点】
1. 都是Java中的关键字
2. 只能在类的非静态方法中使用用来访问非静态成员方法和字段
3. 在构造方法中调用时必须是构造方法中的第一条语句并且不能同时存在
【不同点】
1. this是当前对象的引用当前对象即调用实例方法的对象super相当于是子类对象中从父类继承下来部分成 员的引用 2. 在非静态成员方法中this用来访问本类的方法和属性super用来访问父类继承下来的方法和属性
3. 在构造方法中this(...)用于调用本类构造方法super(...)用于调用父类构造方法两种调用不能同时在构造 方法中出现
4. 构造方法中一定会存在super(...)的调用用户没有写编译器也会增加但是this(...)用户不写则没有
再谈初始化 我们还记得之前讲过的代码块吗我们简单回顾一下几个重要的代码块实例代码块和静态代码块。在没有继承关系时的执行顺序。
class Person {public String name; public int age; public Person(String name, int age) {this.name name;this.age age;System.out.println(构造方法执行);}{System.out.println(实例代码块执行); } static {System.out.println(静态代码块执行); }}public class TestDemo {public static void main(String[] args) { Person person1 new Person(bit,10);System.out.println();Person person2 new Person(gaobo,20);}}
执行结果 静态代码块执行 实例代码块执行 构造方法执行 实例代码块执行 构造方法执行 1. 静态代码块先执行并且只执行一次在类加载阶段执行
2. 当有对象创建时才会执行实例代码块实例代码块执行完成后最后构造方法执行
【继承关系上的执行顺序】
class Person {public String name; public int age; public Person(String name, int age) {this.name name;this.age age;System.out.println(Person构造方法执行); } {System.out.println(Person实例代码块执行); } static {System.out.println(Person静态代码块执行); }}class Student extends Person{public Student(String name,int age) { super(name,age); System.out.println(Student构造方法执行); }{System.out.println(Student实例代码块执行);}static { System.out.println(Student静态代码块执行); }}public class TestDemo4 {public static void main(String[] args) { Student student1 new Student(张三,19);System.out.println();Student student2 new Student(gaobo,20); }public static void main1(String[] args) { Person person1 new Person(bit,10);System.out.println();Person person2 new Person(gaobo,20);}}
执行结果 Person静态代码块执行 Student静态代码块执行 Person实例代码块执行 Person构造方法执行 Student实例代码块执行 Student构造方法执行 Person实例代码块执行 Person构造方法执行 Student实例代码块执行 Student构造方法执行 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
在类和对象章节中为了实现封装特性Java中引入了访问限定符主要限定类或者类中成员能否在类外或者其 他包中被访问。 那父类中不同访问权限的成员在子类中的可见性又是什么样子的呢
// 为了掩饰基类中不同访问权限在子类中的可见性为了简单类B中就不设置成员方法了 // extend01包中 public class B {private int a;protected int b;public int c;int d; }// extend01包中 // 同一个包中的子类 public class D extends B{public void method(){ // super.a 10; // 编译报错父类private成员在相同包子类中不可见 super.b 20; // 父类中protected成员在相同包子类中可以直接访问 super.c 30; // 父类中public成员在相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相同包子类中可以直接访问 }}// extend02包中 // 不同包中的子类 public class C extends B { public void method(){// super.a 10; // 编译报错父类中private成员在不同包子类中不可见 super.b 20; // 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问 super.c 30;// 父类中public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}}// extend02包中 // 不同包中的类 public class TestC { public static void main(String[] args) {C c new C();c.method(); // System.out.println(c.a); // 编译报错父类中private成员在不同包其他类中不可见// System.out.println(c.b); // 父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问System.out.println(c.c); // 父类中public成员在不同包其他类中可以直接访问// System.out.println(c.d); // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包其他类中不能直接访问}}
注意父类中private成员变量虽然在子类中不能直接访问但是也继承到子类中了
什么时候下用哪一种呢?
我们希望类要尽量做到 封装, 即隐藏内部实现细节, 只暴露出 必要 的信息给类的调用者.
因此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.
另外, 还有一种 简单粗暴 的做法: 将所有的字段设为 private, 将所有的方法设为 public. 不过这种方式属于是 对访问权限的滥用, 还是更希望同学们能写代码的时候认真思考, 该类提供的字段方法到底给 谁 使用(是类内 部自己用, 还是类的调用者使用, 还是子类使用).
继承方式
在现实生活中事物之间的关系是非常复杂灵活多样比如 但在Java中只支持以下几种继承方式
注意Java中不支持多继承。
时刻牢记, 我们写的类是现实事物的抽象. 而我们真正在公司中所遇到的项目往往业务比较复杂, 可能会涉及到 一系列复杂的概念, 都需要我们使用代码来表示, 所以我们真实项目中所写的类也会有很多. 类之间的关系也会 更加复杂.
但是即使如此, 我们并不希望类之间的继承层次太复杂. 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)
final int a 10;a 20; // 编译出错
2. 修饰类表示此类不能被继承
final public class Animal { ...}public class Bird extends Animal { ...}// 编译出错 Error:(3, 27) java: 无法从最终com.bit.Animal进行继 我们平时是用的 String 字符串类, 就是用 final 修饰的, 不能被继承.
3. 修饰方法表示该方法不能被重写
后序介绍
继承与组合
和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果。组合并没有涉及到特殊的语法 (诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段。
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 汽车和其轮胎、发动机、方向盘、车载系统等的关系就应该是组合因为汽车是有这些部件组成的。
// 轮胎类 class Tire{ // ...}// 发动机类 class Engine{ // ...}// 车载系统类 class VehicleSystem{ // ...}class Car{private Tire tire; // 可以复用轮胎中的属性和方法 private Engine engine; // 可以复用发动机中的属性和方法 private VehicleSystem vs; // 可以复用车载系统中的属性和方法// ...}// 奔驰是汽车 class Benz extend Car{ // 将汽车中包含的轮胎、发送机、车载系统全部继承下来}
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。
