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全面认识继承

2023-08-28 95
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简介： 全面认识继承

1 什么是继承


继承：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。


举个例子： 我们定义两个类猫和狗，如下：

（注：为了方便观察就没有写构造方法，也就是没有初始化成员变量。）


class Dog{
    String name;
    int age;
    String sex;
    public void eat() {
        System.out.println(name + "正在吃饭！");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "正在睡觉！");
    }
    public void sports() {
        System.out.println(name + "正在啃骨头！");
    }
}
class Cat{
    String name;
    int age;
    String sex;
    public void eat() {
        System.out.println(name + "正在吃饭！");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "正在睡觉！");
    }
    public void game() {
        System.out.println(name + "正在抓老鼠！");
    }
}


通过观察上述代码会发现，猫和狗的类中存在大量重复，比如：变量name、age、sex，还有eat、sleep方法，继承便能很好的解决这点，怎么做呢？

我们可以定义一个父类将共性的内容抽取出来，然后采用继承的思想来达到共用。

将上述代码改写如下：


class Animal{
    String name;
    int age;
    String sex;
    public void eat() {
        System.out.println(name + "正在吃饭！");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "正在睡觉！");
    }
}
   //在Java中如果要表示类之间的继承关系，需要借助extends关键字
class Dog extends Animal{
    public void sports() {
        System.out.println(name + "正在啃骨头！");
    }
}
class Cat extends Animal{
    public void game() {
        System.out.println(name + "正在抓老鼠！");
    }
}
public class Test {
    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.sports();
    }
}


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。


注意两点：


  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，体现出与父类的不同，否则就没有必要继承了


2 父类成员的访问


2.1在子类中访问父类成员变量


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
  }
}


这是父类与子类的变量不同名的情况，那如果之类也有一个变量a呢？


class Base {
  int a;
  int b;
}
public class Derived extends Base{
  int a;
  int c;
  public void method(){
  a = 10; // 访问从父类中继承下来的a，还是子类的a？  其实是访问子类自己的a，遵行就近原则
  b = 20; // 访问从父类中继承下来的b
  c = 30; // 访问子类自己的c
  }
}


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。


2.2 子类中访问父类的成员方法


同样的，成员方法也有同名与不同名，我们先来看不同名的：


class Base {
    public void methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
}
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。


再来看父类与子类的方法名同名的：


class Base {
    public void methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Base中的methodB()");
    }
}
class Derived extends Base{
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Derived中的method(int)方法");
    }
    public void methodB(){   //这里是对父类的methodB方法的重写
        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，访问到的是子类中的methodB()，基类的无法访问到
    }
}


3 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。


class Base {
  int a;
  int b;
}
public class Derived extends Base{
  int a;
  int b;
  int c;
  public void method(){
  super.a = 10;  //通过super关键字来点出父类的a成员
  this.b = 20;  //this是当前对象的引用，这里访问的是子类的b，用this是方便一眼看出b是子类的变量
  this.c = 30;
  }
}


来看下面一段代码：


class sum {
    int a;
    int b;
    int c;
    public sum(int a, int b, int c){
        a = a;   //你猜左边的a是形参还是右边的a是形参？
        b = b;   
        c = c;
    }
}


其实左右两边都是形参，遵循就近原则嘛。

碰到这种情况加上this就很有必要了，如：


class sum {
    int a;
    int b;
    int c;
    public sum(int a, int b, int c){
        this.a = a;  //这样就能一眼看出哪个是当前对象的成员，哪个是形参了
        this.b = b;
        this.c = c;
    }
}


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()");
    }
}
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 （重载与重写在后面）
    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()
        // 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methodB()，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：


  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。


为什么只能在非静态方法中使用呢？

我们知道静态方法是不依赖于对象的，可以直接类名点出来，那如果静态方法中使用了super会发生什么呢？

通过super来访问父类的成员变量，父类的成员变量要依赖对象的，所以会报错。


4 子类的构造方法


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。


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();
    }
}


输出：

Base()

Derived()

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


5 super和this关键字


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？


同：


  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


异：


  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


6 代码运行顺序


  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

如：


class Person {
    public Person() {
        System.out.println("构造方法");
    }
    {
        System.out.println("实例代码块");
    }
    static {
        System.out.println("静态代码块");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person();
        System.out.println("");
        Person person2 = new Person();
    }
}


输出：

静态代码块

实例代码块

构造方法


实例代码块

构造方法


继承关系上的执行顺序：


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


7 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 = 1;
a = 2; // 编译出错
  1. 修饰类：表示此类不能被继承
final class Animal {
...
}
public class Bird extends Animal {
...
} 
// 编译出错

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

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