【详识JAVA语言】面向对象程序三大特性之二：继承

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。