Java面向对象之——继承

news2025/8/12 0:10:20

文章目录

  • 前言
  • 一、继承机制
  • 二、继承的语法
  • 三、父类成员访问
    • 🍑1、子类中访问父类的成员变量
    • 🍑2、子类中访问父类的成员方法
  • 四、super关键字
  • 五、子类构造方法
  • 六、super和this
  • 七、继承关系下的代码执行顺序
  • 八、访问限定修饰符protected
  • 九、Java继承方式
  • 十、final 关键字
  • 十一、继承与组合
  • 总结

前言

上期我们对Java封装中的细枝末节进行了一个较为全面的介绍，本期继续面向对象，走进Java中的继承，话不多说，Let‘s go!

一、继承机制

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。我们通常认为继承是is-a的关系。

被继承的类称为：父类、基类、超类
继承的类称为：子类、派生类

例如： 卡车和汽车都是车、狗和猫都是动物、大人和小孩都是人。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。

二、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：

修饰符 class 子类 extends 父类 {
	// ... 
}

下面以Animal类进行继承演示：

父类文件：Animal.java

//父类、基类、超类
public class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public void eat() {
        System.out.println(name+" 正在吃饭！");
    }

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

子类文件：Dog.java

//子类、派生类
public class Dog extends Animal{
	void bark(){
		System.out.println(name + "汪汪汪~~~");
	}
}

子类文件：Cat.java

//子类、派生类
public class Cat extends Animal{
	void mew(){
		System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
	}
}

测试：

public class Test1 {

    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.name = "大黄";
        dog.eat();
        dog.bark();
        System.out.println("=================");
        Cat cat = new Cat();
        cat.name = "小白";
        cat.eat();
        cat.mew();
    }
}

为了便于直观理解，我们可以画一个类图：

三、父类成员访问

🍑1、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

class Father {
    int a;
    int b;
}

public class Child extends Father {
    int c;
    public void func() {
        a=10;//子类没有，访问父类继承下来的
        b=20;//子类没有，访问父类继承下来的
        c=30;//访问子类自己的
    }
}

（2）子类和父类成员变量同名

class Father {
    int a;
    int b;
}

public class Child extends Father {
    int a;
    String b;
    public void func() {
        a=10;//和父类同名，就近原则，访问子类
        b="Hello";//和父类同名，无论类型，就近原则，访问子类
        //b=10;//error
    }
}

在子类方法中 或者 通过子类对象访问成员时：

  1. 如果访问的成员变量子类中有，优先访问自己的成员变量。
  2. 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。
  3. 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。

🍑2、子类中访问父类的成员方法

（1）成员方法名字不同

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

public class Child extends Father {
    public void methodB(){
        System.out.println("Child中的methodB()方法");
    }
    public void methodC() {
        methodB(); // 访问子类自己的methodB()
        methodA(); // 子类中没有，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()
    }
}

（2）成员方法名字相同

class Father {
    public void methodA(){
        System.out.println("Father中的methodA()");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Father中的methodB()");
    }
}

public class Child extends Father {
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Child中的method(int)方法");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Child中的methodB()方法");
    }
    //----------------测试----------------//
    public void test(){
        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()，父类的无法访问到
    }
}

通过子类对象访问成员方法时：

  1. 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。
  2. 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。
  3. 如果方法名方法类型完全相同则优先访问子类方法。

四、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。(成员方法、成员变量)

class Father {
    int a;
    int b;
    public void methodA() {
        System.out.println("Father中的methodA()");
    }
    public void methodB() {
        System.out.println("Father中的methodB()");
    }
}

public class Child extends Father {
    int a;
    String b;
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Child中的method(int a)");
    }
    public void methodB() {
        System.out.println("Child中的method()");
    }
    
    //-------------------测试--------------------//
    public void test() {
        // 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 = "Hello"; // 等价于： this.b = "Hello";

        // 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()
    }
}

五、子类构造方法

继承即父子的关系，所谓先有父再有子，构造时也是如此：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 Father {
    public Father() {
        System.out.println("ConstructorFather()");
    }
}

class Child extends Father {
    public Child() {
        super();
        System.out.println("ConstructorChild()");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Child child=new Child();
    }
}

子类构造时的注意事项：

  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。

六、super和this

目前我们已经学过了super、this。super和this有很多相似和相异的地方，下面我们就来详细的归纳总结一下this和super的那些共同点和不同点：

1、this和super相同点

  1. 都是Java中的关键字
  2. 都可以在成员方法中用来访问其它成员变量、也可以调用其他的成员方法
  3. 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
  4. 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

2、this和super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

七、继承关系下的代码执行顺序

在上期博客中介绍了静态代码块和实例代码块，并且测试了静态代码块、实例代码块以及构造方法的执行顺序，得到：静态代码块->实例代码块->构造方法的顺序，那么在继承关系下代码的执行顺序又是怎样的呢？下面我们来一起看一看：

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 Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("路人甲",19);
        System.out.println("=============分隔线=============");
        Student student2 = new Student("路人乙",20);
    }
}

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

八、访问限定修饰符protected

上一篇博客中，为了实现封装特性，Java中引入了访问限定符，上期主要讲解了public、private、默认修饰符。在本期博客中，我们已经了解了子类父类相关的概念，所以我们在继承的基础上讲解protected会更容易理解，同时再对这四种限定符进行一个复盘：


情况1：包内类内访问

package test1;
class B {
    private int a;  //类内权限
    int b;          //包内权限
    protected int c;//父子权限、包内权限
    public int d;   //全局权限
    
    public void func1() {
        this.a=10;
        this.b=11;
        this.c=12;
        this.d=13;
    }
}

情况2：包内类外访问

package test1;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        B test1=new B();
        //test1.a=10;//报错，只能在类内访问
        test1.b=11;
        test1.c=12;
        test1.d=13;
    }
}

情况3：包外子类访问

package test2;
public class Test3 extends B {
    public void func3() {
        //super.a=10;//报错，只能在类内访问
        //super.b=12;//报错，只能在包内访问
        super.c=13;
        super.d=14;
    }
}

情况4：包外非子类访问

package test3;
public class Test4 {
    public void func4() {
        B test4=new B();
        test4.a=10;//报错，只能在类内访问
        test4.b=11;//报错，只能在包内访问
        test4.c=12;//报错，不能在包外非子类访问
        test4.d=13;
    }
}

九、Java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，所以继承方式也可能有很多种，但是Java中只支持一下3种继承方式：

继承建议：

我们在实际的业务开发中, 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。

十、final 关键字

final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类，这种修饰都很简单，很容易理解，这里就不再展开介绍了：

  1. 修饰变量或字段(类成员)：表示常量(即不能修改)
  2. 修饰类：表示此类不能被继承
  3. 修饰方法：表示该方法不能被重写(下期介绍)

拓展： 我们平时是用的 String 字符串类, 就是用 final 修饰的, 不能被继承.

十一、继承与组合

继承(Inheritance) ：是一种联结类与类的层次模型。指的是一个类继承另外的一个类的功能，并可以增加它自己的新功能的能力，即is-a的关系。

组合(Composition)：体现的是整体与部分、拥有的关系，即has-a的关系。

解释组合最好的例子就是汽车：汽车是由轮胎、发动机、方向盘、车载系统等的关系的组合。

// 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灵活的选择，一般建议：能用组合尽量用组合

总结

本章介绍了面向对象三大特性之一的继承，对继承中的各种细节进行了一个较为全面的补充说明。笔者尽量做到句句重点，如有欠缺，欢迎随时指正！铁汁们，我们下期再见！🥰

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