继承
访问权限
Java 中有三个访问权限修饰符:private、protected 以及 public,如果不加访问修饰符,表示包级可见。
可以对类或类中的成员(字段和方法)加上访问修饰符。
- 类可见表示其它类可以用这个类创建实例对象。
- 成员可见表示其它类可以用这个类的实例对象访问到该成员;
protected 用于修饰成员,表示在继承体系中成员对于子类可见,但是这个访问修饰符对于类没有意义。
设计良好的模块会隐藏所有的实现细节,把它的 API 与它的实现清晰地隔离开来。模块之间只通过它们的 API 进行通信,一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况,这个概念被称为信息隐藏或封装。因此访问权限应当尽可能地使每个类或者成员不被外界访问。
如果子类的方法重写了父类的方法,那么子类中该方法的访问级别不允许低于父类的访问级别。这是为了确保可以使用父类实例的地方都可以使用子类实例去代替,也就是确保满足里氏替换原则。
字段决不能是公有的,因为这么做的话就失去了对这个字段修改行为的控制,客户端可以对其随意修改。例如下面的例子中,AccessExample 拥有 id 公有字段,如果在某个时刻,我们想要使用 int 存储 id 字段,那么就需要修改所有的客户端代码。
public class AccessExample { public String id; }
可以使用公有的 getter 和 setter 方法来替换公有字段,这样的话就可以控制对字段的修改行为。
public class AccessExample { private int id; public String getId() { return id + ""; } public void setId(String id) { this.id = Integer.valueOf(id); } }
但是也有例外,如果是包级私有的类或者私有的嵌套类,那么直接暴露成员不会有特别大的影响。
public class AccessWithInnerClassExample { private class InnerClass { int x; } private InnerClass innerClass; public AccessWithInnerClassExample() { innerClass = new InnerClass(); } public int getValue() { return innerClass.x; // 直接访问 } }
抽象类与接口
1. 抽象类
抽象类和抽象方法都使用 abstract 关键字进行声明。如果一个类中包含抽象方法,那么这个类必须声明为抽象类。
抽象类和普通类最大的区别是,抽象类不能被实例化,只能被继承。
public abstract class AbstractClassExample { protected int x; private int y; public abstract void func1(); public void func2() { System.out.println("func2"); } }
public class AbstractExtendClassExample extends AbstractClassExample { @Override public void func1() { System.out.println("func1"); } }
// AbstractClassExample ac1 = new AbstractClassExample(); // 'AbstractClassExample' is abstract; cannot be instantiated AbstractClassExample ac2 = new AbstractExtendClassExample(); ac2.func1();
2. 接口
接口是抽象类的延伸,在 Java 8 之前,它可以看成是一个完全抽象的类,也就是说它不能有任何的方法实现。
从 Java 8 开始,接口也可以拥有默认的方法实现,这是因为不支持默认方法的接口的维护成本太高了。在 Java 8 之前,如果一个接口想要添加新的方法,那么要修改所有实现了该接口的类,让它们都实现新增的方法。
接口的成员(字段 + 方法)默认都是 public 的,并且不允许定义为 private 或者 protected。从 Java 9 开始,允许将方法定义为 private,这样就能定义某些复用的代码又不会把方法暴露出去。
接口的字段默认都是 static 和 final 的。
public interface InterfaceExample { void func1(); default void func2(){ System.out.println("func2"); } int x = 123; // int y; // Variable 'y' might not have been initialized public int z = 0; // Modifier 'public' is redundant for interface fields // private int k = 0; // Modifier 'private' not allowed here // protected int l = 0; // Modifier 'protected' not allowed here // private void fun3(); // Modifier 'private' not allowed here }
public class InterfaceImplementExample implements InterfaceExample { @Override public void func1() { System.out.println("func1"); } }
// InterfaceExample ie1 = new InterfaceExample(); // 'InterfaceExample' is abstract; cannot be instantiated InterfaceExample ie2 = new InterfaceImplementExample(); ie2.func1(); System.out.println(InterfaceExample.x);
3. 比较
- 从设计层面上看,抽象类提供了一种 IS-A 关系,需要满足里式替换原则,即子类对象必须能够替换掉所有父类对象。而接口更像是一种 LIKE-A 关系,它只是提供一种方法实现契约,并不要求接口和实现接口的类具有 IS-A 关系。
- 从使用上来看,一个类可以实现多个接口,但是不能继承多个抽象类。
- 接口的字段只能是 static 和 final 类型的,而抽象类的字段没有这种限制。
- 接口的成员只能是 public 的,而抽象类的成员可以有多种访问权限。
4. 使用选择
使用接口:
- 需要让不相关的类都实现一个方法,例如不相关的类都可以实现 Comparable 接口中的 compareTo() 方法;
- 需要使用多重继承。
使用抽象类:
- 需要在几个相关的类中共享代码。
- 需要能控制继承来的成员的访问权限,而不是都为 public。
- 需要继承非静态和非常量字段。
在很多情况下,接口优先于抽象类。因为接口没有抽象类严格的类层次结构要求,可以灵活地为一个类添加行为。并且从 Java 8 开始,接口也可以有默认的方法实现,使得修改接口的成本也变的很低。
- Abstract Methods and Classes(opens new window)
- 深入理解 abstract class 和 interface(opens new window)
- When to Use Abstract Class and Interface(opens new window)
- Java 9 Private Methods in Interfaces(opens new window)
super
- 访问父类的构造函数:可以使用 super() 函数访问父类的构造函数,从而委托父类完成一些初始化的工作。应该注意到,子类一定会调用父类的构造函数来完成初始化工作,一般是调用父类的默认构造函数,如果子类需要调用父类其它构造函数,那么就可以使用 super() 函数。
- 访问父类的成员:如果子类重写了父类的某个方法,可以通过使用 super 关键字来引用父类的方法实现。
public class SuperExample { protected int x; protected int y; public SuperExample(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } public void func() { System.out.println("SuperExample.func()"); } }
public class SuperExtendExample extends SuperExample { private int z; public SuperExtendExample(int x, int y, int z) { super(x, y); this.z = z; } @Override public void func() { super.func(); System.out.println("SuperExtendExample.func()"); } }
SuperExample e = new SuperExtendExample(1, 2, 3); e.func();
SuperExample.func() SuperExtendExample.func()