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Java继承

作者:微学网发布时间:2019-09-12 09:14:12

什么是Java继承

继承是Java面向对象编程的基石,因为它允许创建分等级层次的类。

继承意味着子类继承父类的特征和行为,使子类对象(实例)具有父类的实例字段和方法,或子类从父类继承方法,使子类具有父类的相同行为。

生活中的继承

java继承

兔子和绵羊是食草动物,而狮子和豹子是食肉动物。

食草动物和食肉动物是动物。

因此继承需要符合以下关系:is-a,父类更通用,子类更具体。

尽管食草动物和食肉动物都是动物,但它们之间的属性和行为存在差异,因此子类具有其父母的一般特征,并且它们也具有自己的特征。

类的Java继承格式

extends关键字在Java中用于声明类从另一个类继承。 格式如下:

class 父类 {
}

class 子类 extends 父类 {
}

为什么需要继承

从现有类派生的新类称为继承。

在不同的类中也可能会有共同的特征和动作,可以把这些共同的特征和动作放在一个类中,让其它类共享。

因此可以定义一个通用类,然后将其扩展为其它多个特定类,这些特定类继承通用类中的特征和动作。

继承是Java中软件重用的重要手段,避免重复,易于维护和易于理解。

让我们举一个例子来说明这个要求。

包括企鹅和老鼠在内的动物的表示,需要以下方面:

企鹅:属性(姓名,id),方法(吃,睡,自我介绍)
老鼠:属性(姓名,id),方法(吃,睡,自我介绍)

企鹅类:

public class Penguin { 
    private String name; 
    private int id; 
    public Penguin(String myName, int  myid) { 
        name = myName; 
        id = myid; 
    } 
    public void eat(){ 
        System.out.println(name+"正在吃"); 
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() { 
        System.out.println("大家好!我是" + id + "号" + name + "."); 
    } 
}

老鼠类:

public class Mouse { 
    private String name; 
    private int id; 
    public Mouse(String myName, int  myid) { 
        name = myName; 
        id = myid; 
    } 
    public void eat(){ 
        System.out.println(name+"正在吃"); 
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() { 
        System.out.println("大家好!我是" + id + "号" + name + "."); 
    } 
}

可以从两段代码判断,代码是重复的,结果是代码量大而且臃肿,而且维护性低(维护主要是后期需要修改,需要修改很多代码,容易出错) ),所以要从根本上解决这两段代码的问题,需要继承,两个相同部分的代码抽取出来重组一个父类:

公共父类:

public class Animal { 
    private String name;  
    private int id; 
    public Animal(String myName, int myid) { 
        name = myName; 
        id = myid;
    } 
    public void eat(){ 
        System.out.println(name+"正在吃"); 
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() { 
        System.out.println("大家好!我是"  + id + "号" + name + "."); 
    } 
}

Animal类可以作为父类,然后是企鹅类和老鼠这个类之后,类层次结构具有父类的属性和方法,子类不会重复代码,也提高了可维护性,代码更简洁,提高了代码的可重用性(可重用性主要可以多次使用,不需要编写相同的代码)

继承之后的代码:

企鹅类:

public class Penguin extends Animal { 
    public Penguin(String myName, int myid) { 
        super(myName, myid); 
    } 
}

老鼠类:

public class Mouse extends Animal { 
    public Mouse(String myName, int myid) { 
        super(myName, myid); 
    } 
}

Java继承类型

Java 不支持 多继承,但支持多重继承
Java继承类型

Java继承的特性

  • 子类具有父类,非private属性和方法。

  • 子类可以有自己的属性和方法,也就是说,子类可以扩展父类。

  • 子类可以以自己的方式实现其父类的方法。

  • Java的继承是单继承,但是可以多重继承,单继承就是一个子类只能继承一个父类,多重继承就是,例如 A 类继承 B 类,B 类继承 C 类,所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类,B 类是 A 类的父类,这是 Java继承区别于 C++ 继承的一个特性。

  • 增加了类之间的耦合(继承的缺点是高度耦合导致更紧密的代码连接和更少的代码独立性)。

Java继承关键字

可以使用extendsimplements关键字实现继承,并且所有类都继承自java.lang.Object,并且当类没有使用这两个关键字时,则默认继承Object(在java.lang包中 ,不需要导入)祖先类。

extends关键字

Java中, 类的继承是单一继承,也就是说,一个子类只能拥有一个父类,所以 extends 只能继承一个类。

public class Animal { 
    private String name;   
    private int id; 
    public Animal(String myName, String myid) { 
        //初始化属性值
    } 
    public void eat() {  //吃东西方法的具体实现  } 
    public void sleep() { //睡觉方法的具体实现  } 
} 

public class Penguin  extends  Animal{ 
}

implements关键字

使用 implements 关键字可以变相的使java具有多继承的特性,使用范围为类继承接口的情况,可以同时继承多个接口(接口跟接口之间采用逗号分隔)。

public interface A {
    public void eat();
    public void sleep();
}

public interface B {
    public void show();
}

public class C implements A,B {
}

super 与 this 关键字

super关键字

我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问,用来引用当前对象的父类。

super 表示使用它的类的父类。super 可用于:

  • 调用父类的构造方法;

  • 调用父类的方法(子类覆盖了父类的方法时);

  • 访问父类的数据域(可以这样用但没有必要这样用)。

  • 调用父类的构造方法语法:

注意:super 语句必须是子类构造方法的第一条语句。不能在子类中使用父类构造方法名来调用父类构造方法。 父类的构造方法不被子类继承。调用父类的构造方法的唯一途径是使用 super 关键字,如果子类中没显式调用,则编译器自动将 super(); 作为子类构造方法的第一条语句。这会形成一个构造方法链。同时,静态方法中不能使用 super 关键字。

调用父类的方法语法:

super.方法名(参数列表);

如果是继承的方法,是没有必要使用 super 来调用,直接即可调用。但如果子类覆盖或重写了父类的方法,则只有使用 super 才能在子类中调用父类中的被重写的方法。

this关键字

指向自己的引用,this 关键字表示当前对象,可用于:

  • 调用当前类的构造方法,并且必须是方法的第一条语句。如:this(); 调用默认构造方法。this(参数); 调用带参构造方法。

  • 限定当前对象的数据域变量。一般用于方法内的局部变量与对象的数据域变量同名的情况。如 this.num = num。this.num 表示当前对象的数据域变量 num,而 num 表示方法中的局部变量。

示例1

class Animal {
  void eat() {
    System.out.println("animal : eat");
  }
}

class Dog extends Animal {
  void eat() {
    System.out.println("dog : eat");
  }
  void eatTest() {
    this.eat();   // this 调用自己的方法
    super.eat();  // super 调用父类方法
  }
}

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Animal a = new Animal();
    a.eat();
    Dog d = new Dog();
    d.eatTest();
  }
}

输出结果为:

animal : eat
dog : eat
animal : eat

示例2

java 中若要在子类调用父类的方法,需使用关键字super。

class Animal{
    void go(){
        System.out.println("animal go");
    }
}

class Dog extends Animal{
    void go(){
        //调用父类方法
        super.go();
    }
}

//驱动函数
public static void  main(String[] args){
    Dog dog=new Dog();
    dog.go();
}

final关键字

final关键字声明一个类可以定义为不可继承的,即最终的类; 或者用于修饰方法,该方法不能被子类重写。

  • 声明类:

    final class 类名 {//类体}
    
  • 声明方法:

    修饰符(public/private/default/protected) final 返回值类型 方法名(){//方法体}
    

注意:实例变量也可以被定义为final,被定义为 final 的变量不能被修改。被声明为 final 类的方法自动地声明为 final,但是实例变量并不是 final

final 修饰类中的属性或者变量

无论属性是基本类型还是引用类型,final 所起的作用都是变量里面存放的”值”不能变。

这个值,对于基本类型来说,变量里面放的就是实实在在的值,如 1,”abc” 等。

而引用类型变量里面放的是个地址,所以用 final 修饰引用类型变量指的是它里面的地址不能变,并不是说这个地址所指向的对象或数组的内容不可以变,这个一定要注意。

例如:类中有一个属性是 final Person p=new Person("name"); 那么你不能对 p 进行重新赋值,但是可以改变 p 里面属性的值 p.setName(‘newName’);

final 修饰属性,声明变量时可以不赋值,而且一旦赋值就不能被修改了。

对 final 属性可以在三个地方赋值,一定要赋值。

  • 声明时

  • 初始化块中

  • 构造方法中

final 修饰类中的方法

作用:可以被继承,但继承后不能被重写。

final 修饰类

作用:类不可以被继承。

构造器

子类是不继承父类的构造器(构造方法或者构造函数)的,它只是调用(隐式或显式)。如果父类的构造器带有参数,则必须在子类的构造器中显式地通过 super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。

如果父类构造器没有参数,则在子类的构造器中不需要使用 super 关键字调用父类构造器,系统会自动调用父类的无参构造器。

class SuperClass {
  private int n;
  SuperClass(){
    System.out.println("SuperClass()");
  }
  SuperClass(int n) {
    System.out.println("SuperClass(int n)");
    this.n = n;
  }
}
// SubClass 类继承
class SubClass extends SuperClass{
  private int n;

  SubClass(){ // 自动调用父类的无参数构造器
    System.out.println("SubClass");
  }  

  public SubClass(int n){ 
    super(300);  // 调用父类中带有参数的构造器
    System.out.println("SubClass(int n):"+n);
    this.n = n;
  }
}
// SubClass2 类继承
class SubClass2 extends SuperClass{
  private int n;

  SubClass2(){
    super(300);  // 调用父类中带有参数的构造器
    System.out.println("SubClass2");
  }  

  public SubClass2(int n){ // 自动调用父类的无参数构造器
    System.out.println("SubClass2(int n):"+n);
    this.n = n;
  }
}
public class TestSuperSub{
  public static void main (String args[]){
    System.out.println("------SubClass 类继承------");
    SubClass sc1 = new SubClass();
    SubClass sc2 = new SubClass(100); 
    System.out.println("------SubClass2 类继承------");
    SubClass2 sc3 = new SubClass2();
    SubClass2 sc4 = new SubClass2(200); 
  }
}

输出结果为:

------SubClass 类继承------
SuperClass()
SubClass
SuperClass(int n)
SubClass(int n):100
------SubClass2 类继承------
SuperClass(int n)
SubClass2
SuperClass()
SubClass2(int n):200

其他重要说明

子类从父类那里得到了什么

对理解继承来说,最重要的事情是,知道哪些东西被继承了,或者说,子类从父类那里得到了什么。

答案是:所有的东西,所有的父类的成员,包括变量和方法,都成为了子类的成员,除了构造方法。构造方法是父类所独有的,因为它们的名字就是类的名字,所以父类的构造方法在子类中不存在。

除此之外,子类继承得到了父类所有的成员。

但是得到不等于可以随便使用。每个成员有不同的访问属性,子类继承得到了父类所有的成员,但是不同的访问属性使得子类在使用这些成员时有所不同:有些父类的成员直接成为子类的对外的界面,有些则被深深地隐藏起来,即使子类自己也不能直接访问。下表列出了不同访问属性的父类成员在子类中的访问属性:

父类成员访问属性 在父类中的含义 在子类中的含义
public 对所有人开放 对所有人开放
protected 只有包内其它类、自己和子类可以访问 只有包内其它类、自己和子类可以访问
缺省 只有包内其它类可以访问 如果子类与父类在同一个包内:只有包内其它类可以访问,否则:相当于private,不能访问
private 只有自己可以访问 不能访问

public的成员直接成为子类的public的成员,protected的成员也直接成为子类的protected的成员。

Java的protected的意思是包内和子类可访问,所以它比缺省的访问属性要宽一些。

而对于父类的缺省的未定义访问属性的成员来说,他们是在父类所在的包内可见,如果子类不属于父类的包,那么在子类里面,这些缺省属性的成员和private的成员是一样的:不可见。

父类的private的成员在子类里仍然是存在的,只是子类中不能直接访问。

我们不可以在子类中重新定义继承得到的成员的访问属性。

如果我们试图重新定义一个在父类中已经存在的成员变量,那么我们是在定义一个与父类的成员变量完全无关的变量,在子类中我们可以访问这个定义在子类中的变量,在父类的方法中访问父类的那个,尽管它们同名但是互不影响。

在构造一个子类的对象时,父类的构造方法也是会被调用的,而且父类的构造方法在子类的构造方法之前被调用。

在程序运行过程中,子类对象的一部分空间存放的是父类对象。因为子类从父类得到继承,在子类对象初始化过程中可能会使用到父类的成员。

所以父类的空间正是要先被初始化的,然后子类的空间才得到初始化。在这个过程中,如果父类的构造方法需要参数,如何传递参数就很重要了。

构造器下面的实例,初学者可能迷惑的地方:

输出结果为:

SuperClass(int n)
SubClass
SuperClass()
SubClass(int n):200

首先读一波程序,从主类下的主函数开始,对子类分别实例化了两个对象,sc 对象未赋值,sc2 赋值为 200。

然后从上到下读一波程序,一个SuperClass父类下有一个成员变量,两个构造函数(一个不带参,一个带参);接下来是一个SubClass子类,子类继承父类,有一个成员变量,但要注意的是父类中的成员变量是私有的,所以子类中的私有成员变量并不是从父类继承过来的,而是重写了一遍。两个构造函数(一个不带参,一个带参);

理解 this 和 super,this 指的是引用当前对象下东西,super 则是引用当前对象的父类。

  • 第一个输出:SubClass 类实例化对象 sc 未赋值,故访问 SubClass 类下的第一个无参构造函数,super(300) 的含义是访问父类中的有参构造函数,故打印输出 SuperClass(int n)

  • 第二个输出:还是接着第一个输出后面,程序继续往下执行,打印输出 SubClass,这就是第二个输出结果,此时对象 sc 结束对 SubClass 类下的第一个无参构造函数的访问

  • 第三个输出:SubClass 类实例化对象 sc 赋值为 200,故访问 SubClass 类下的第二个有参构造函数,子类构造函数中第一条语句如未写带参或不带参的super(),则默认为 super(),所以访问父类中的无参构造函数,故打印输出 SuperClass()

  • 第四个输出:还是接着第三个输出后,程序继续往下执行,由于传递给子类下的有参构造函数 int n=200,所以打印输出 SubClass(int n):200。

Java 转型问题

Java 转型问题其实并不复杂,只要记住一句话:父类引用指向子类对象。

什么叫父类引用指向子类对象,且听我慢慢道来。

从 2 个名词开始说起:向上转型(upcasting) 、向下转型(downcasting)。

第一个例子:
有2个类,Father 是父类,Son 类继承自 Father。

Father f1 = new Son();   // 这就叫 upcasting (向上转型)
// 现在 f1 引用指向一个Son对象

Son s1 = (Son)f1;   // 这就叫 downcasting (向下转型)
// 现在f1 还是指向 Son对象

第2个例子:

Father f2 = new Father();
Son s2 = (Son)f2;       // 出错,子类引用不能指向父类对象

你或许会问,第1个例子中:Son s1 = (Son)f1; 问什是正确的呢。

很简单因为 f1 指向一个子类对象,Father f1 = new Son(); 子类 s1 引用当然可以指向子类对象了。

而 f2 被传给了一个 Father 对象,Father f2 = new Father(); 子类 s1 引用不能指向父类对象。

总结:

1、父类引用指向子类对象,而子类引用不能指向父类对象。

2、把子类对象直接赋给父类引用叫upcasting向上转型,向上转型不用强制转换吗,如:

Father f1 = new Son();

3、把指向子类对象的父类引用赋给子类引用叫向下转型(downcasting),要强制转换,如:

f1 就是一个指向子类对象的父类引用。把f1赋给子类引用 s1 即 Son s1 = (Son)f1;

其中 f1 前面的(Son)必须加上,进行强制转换。

子类不能直接继承父类中的 private 属性和方法

/**建立一个公共动物父类*/
public class Animal {
    private String name;
    private int id;
    /*由于name和id都是私有的,所以子类不能直接继承,
    需要通过有参构造函数进行继承*/
    public Animal(String myname,int myid) {
        name = myname;
        id = myid;
    }
    public void eat() {
        System.out.println(name+"正在吃");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() {
        System.out.println("大家好!我是"  +id+"号"+name +".");
    }

}

子类 Penguin 需要通过关键字 super 进行声明

public class Penguin extends Animal {
    public Penguin(String myname,int myid) {
        super(myname,myid); // 声明继承父类中的两个属性
    }
}

具体通过有参构造函数进行继承。

public class PenguinQQ {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Penguin QQ = new Penguin("小冰",10086);
        //调用一个有参构造方法
        QQ.eat();
        QQ.sleep();
        QQ.introduction();
    }
}

运行结果:

小冰正在吃
小冰正在睡
大家好!我是10086号小冰.

父类构造函数的调用

  • 子类的所有构造方法内部, 第一行会(隐式)自动先调用父类的无参构造函数super();

  • 如果子类构造方法第一行显式调用了父类构造方法,系统就不再调用无参的super()了。

class Base {
    public Base() {
        System.out.println("Base--默认构造方法");
    }

    public Base(int c){
        System.out.println("Base--有参构造方法--" + c);
    }
}

public class Derived extends Base {
    public Derived() {
        // super(); //系统会自动隐式先调用父类的无参构造函数 super(); //必须是第一行,否则不能编译 
        System.out.println("Derived--默认构造方法");
    }

    public Derived(int c) {
        // super(); //系统会自动隐式先调用父类的无参构造函数 super(); //必须是第一行,否则不能编译
        System.out.println("Derived--有参构造方法" + c);
    }

    public Derived(int a, int b) {
        super(a); //如果子类构造方法第一行显式调用了父类构造方法,系统就不再调用无参的super()了。
        System.out.println("Derived--有参构造方法--" + b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("============子类无参============");
        Derived no = new Derived();
        System.out.println("============子类有参============");
        Derived have = new Derived(33);
        System.out.println("============子类有参============");
        Derived have2 = new Derived(33, 55);
    }
}

运行结果如下:

============子类无参============
Base--默认构造方法
Derived--默认构造方法
============子类有参============
Base--默认构造方法
Derived--有参构造方法33
============子类有参============
Base--有参构造方法--33
Derived--有参构造方法--55

注意:如果父类没有无参构造函数,创建子类时,不能编译,除非在构造函数代码体中的第一行显式调用父类有参构造函数。

java文件被编译成class文件时,在子类的所有构造函数中的第一行(第一个语句)会默认自动添加 super() 语句,在执行子类的构造函数前,总是会先执行父类中的构造函数。

在编写代码要注意:

  • 如果父类中不含 默认构造函数(就是 类名() ),那么子类中的super()语句就会执行失败,系统就会报错。一般 默认构造函数 编译时会自动添加,但如果类中已经有一个构造函数时,就不会添加。

  • 执行父类构造函数的语句只能放在函数内语句的首句,不然会报错。在继承关系中,在调用函数(方法)或者类中的成员变量时,JVM(JAVA虚拟机)会先检测当前的类(也就是子类)是否含有该函数或者成员变量,如果有,就执行子类中的,如果没有才会执行父类中的。如下:

public class Start {
    public static void main(String[] args)
    {
        Cat cat=new Cat("Jack","黑色");
        cat.eat();
        cat.run();
        cat.sleep();
    }
}

class Animal {
    String name;

    public Animal(){}//必须要写这个构造函数,不然Cat类的代码会出错

    public Animal(String name)
    {
        this.name=name;
    }

    void eat()
    {
        System.out.println(name+"正在吃");
    }

    void run()
    {
        System.out.println(name+"正在奔跑");
    }

    void sleep()
    {
        System.out.println(name+"正在睡觉");
    }
}

class Cat extends Animal
{
    String color;
    public Cat(String name,String color)
    {
        this.name=name;
        this.color=color;
    }
    void eat()
    {
        System.out.println(color+"的"+name+"正在吃鱼");
        }
}

运行结果如下:

黑色的Jack正在吃鱼
Jack正在奔跑
Jack正在睡觉

当子类出现与父类一样的函数时,这个被称为 重写 也叫 覆盖

Object类是所有类的直接父类或间接父类,也就是说是所有类的根父类,这个可以运用于参数的传递

如下:

public class Start
{
    public static void main(String[] args)
    {
        A a=new A();
        B b=new B();
        C c=new C();
        D d=new D();
        speak(a);
        speak(b);
        speak(c);
        speak(d);
    }
// instanceof 关键字是用于比较类与类是否相同,相同返回true,不同返回false
//当你不清楚你需要的参数是什么类型的,可以用Object来代替,Object可以代替任何类
    static void speak(Object obj)
    {
        if(obj instanceof A)//意思是:如果参数是 A 类,那么就执行一下语句
        {
            A aobj=(A)obj;//这里是向下转换,需要强制转换
            aobj.axx();
        }
        else if(obj instanceof B)
        {
            B bobj=(B)obj;
            bobj.bxx();
        }
        else if(obj instanceof C)
        {
            C cobj=(C)obj;
            cobj.cxx();
        }
    }
}
//这里举了四个类,他们的函数都不同,但都是 Object 类的子类
class A
{
    void axx()
    {
        System.out.println("Good morning!");
        System.out.println("This is A");
    }
}

class B
{
    void bxx()
    {
        System.out.println("Holle!");
        System.out.println("This is B");        
    }
}

class C
{
    void cxx()
    {
        System.out.println("Look!");
        System.out.println("This is C");        
    }
}

class D
{
    void dxx()
    {
        System.out.println("Oh!Bad!");
        System.out.println("This is D");        
    }
}

运行结果:

Good morning!
This is A
Holle!
This is B
Look!
This is C