【JavaSE】面向对象编程思想之继承

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-10-14 12:53 104阅读 0赞

【本节目标】

> 1. 继承
> 
> 2. 组合

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**目录**

1. 为什么需要继承

2. 继承概念

3. 继承的语法

4. 父类成员访问

4.1 子类中访问父类的成员变量

4.2 子类中访问父类的成员方法

5. super关键字

6. 子类构造方法

7. super和this

8. 再谈初始化

9. protected 关键字

10. 继承方式

11. final 关键字

12 继承与组合

--------------------

## 1. 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。

![aceb9915bdb64e3cb9e80397498bd556.png][]

使用Java语言来进行描述，就会设计出：

class Dog {
        public String name;
        public int age;
        public void eat() {
            System.out.println(this.name + "正在吃饭!");
        }
        public void sleep() {
            System.out.println(name + "正在睡觉");
        }
        public void bark() {
            System.out.println(this.name + "正在汪汪叫！");
        }
    }
    class Cat {
        public String name;
        public int age;
        public void eat() {
            System.out.println(this.name + "正在吃饭!");
        }
        public void sleep() {
            System.out.println(name + "正在睡觉");
        }
        public void mew() {
            System.out.println(this.name + "正在喵喵叫！");
        }
    }

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：

![c695e30788f04f4db52600e2403d2c9f.png][]

![96f53e442060427fa5ad708a37e07152.png][]

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。**

## 2. 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。

代码图：![0b04e693e7b940ae84968cd8b68f9c7d.png][]

![d69556931ed949dd972c4cff8fd97eee.png][]

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)

## 3. 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：

![d837761802874b83a117abfe9cd8848e.png][]

对1.2中场景使用继承方式重新设计：

class Animal {
        public String name;
        public int age;
        public void eat() {
            System.out.println(this.name + "正在吃饭!");
        }
        public void sleep() {
            System.out.println(name + "正在睡觉");
        }
    }
    class Dog extends Animal {
        public void bark() {
            System.out.println(this.name + "正在汪汪叫！");
        }
    }
    class Cat extends Animal {
        public void mew() {
            System.out.println(this.name + "正在喵喵叫！");
        }
    }

**总结：**继承是一种一种思想，他实现的是对共性进行抽取，从而达到代码复用的效果。

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

## 4. 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？

### 4.1 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**

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
        }
    }

![d4f4de3099234acf89fb0842ce3b80c4.png][]

**2. 子类和父类成员变量同名**

class Base {
        public int a = 9;
        public int b = 99;
    }
    class Derived extends Base {
        public int a = 88;
        public void method() {
            a = 1;
            b = 2;
            System.out.println("a: " + a);
            System.out.println("b: " + b);
        }
    }
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Derived derived = new Derived();
            derived.method();
        }
    }

![1f7c838780234f8e9bdf880bb19dbcae.png][]

**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，
> 3.  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。**

### 4.2 子类中访问父类的成员方法 ###

**1. 成员方法名字不同**

class Base {
        public void method1() {
            System.out.println("Base:method()");
        }
    }
    class Derived extends Base {
        public void method2() {
            System.out.println("Derived:method()");
        }
        
        public void test() {
            method1();
            method2();
        }
    }
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Derived derived = new Derived();
            derived.test();
        }
    }

![0f4796e9871148d5a1670669555ab970.png][]

**2. 成员方法名字相同**

class Base {
        public void method1() {
            System.out.println("Base:method()");
        }
    }
    class Derived extends Base {
        public void method1() {
            System.out.println("Derived:method()");
        }
        public void method2() {
            System.out.println("Derived:method()");
        }
        public void test() {
            method1();
            method2();
        }
    }
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Derived derived = new Derived();
            derived.test();
        }
    }

![47337be6f270475ba2e5c5a9c35f9651.png][]

【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；

## 5. 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。**

**在子类成员方法前加super关键字：**

![8ac236739fc2408687fdc47ce85aced6.png][]

**在子类成员变量前加super关键字：**

![af6e0c65985e4c48a6d48f67d9ad0e0e.png][]

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。

同时，super() 还可以调用父类的构造方法，在下面我们将会介绍。

**【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。

## 6. 子类构造方法 ##

在学习子类构造方法之前，我们先来看看下面的问题：

当我们给父类提供一个带参的构造方法，编译器提示报错：

![28c2db79d72d434588bd478aa9c0e96a.png][]

当我们给父类提供一个不带参的构造方法，编译器没有错误提示:

![c2da5d614ae84f30a14534321a0dfdac.png][]

这时的你是不是有很大的疑惑呢？下面我们来解决这个问题：

当我们的子类继承了父类之后，子类在构造完成之前，一定要先帮助父类进行初始化

![528da6ce3c31419f96ce3cdbf67435b8.png][]

当我们没有写构造方法的时候，编译器会默认提供一个无参的构造方法

![c2f3b5878c174b75b00853ae1a6b3f7f.png][]

在子类的不带参数的构造方法里默认有一个super( )，super( ) 也不带参数。当我们给父类写一个带参数的构造方法，编译器就不会再提供无参的构造方法给父类，这时就会编译报错。

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

## 7. 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？

![9c1b5577391e41b4b83b3188002e950f.png][]

**【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

## 8. 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。

分析代码的运行结果：

class Base {
        static {
            System.out.println("父类静态代码块");
        }
        {
            System.out.println("父类实例代码块");
        }
        public Base() {
            System.out.println("父类构造函数");
        }
    }
    class Derived extends Base {
        static {
            System.out.println("子类静态代码块");
        }
        {
            System.out.println("子类实例代码块");
        }
        public Derived() {
            super();
            System.out.println("子类构造函数");
        }
    }
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Derived derived = new Derived();
            System.out.println("======================");
            Derived derived2 = new Derived();
        }
    }

运行结果：

![61af6ce679b74cd98d788a6ed2562c39.png][]

**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

> 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

## 9. 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。

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:95px;">NO</td> 
 <td style="width:127px;">范围</td> 
 <td>private</td> 
 <td>protected</td> 
 <td>default</td> 
 <td>public</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:95px;">1</td> 
 <td style="width:127px;">同一包中的同一类</td> 
 <td><img alt="" height="53" src="https://img-blog.csdnimg.cn/931d09f946334b7bb9763809249ba995.png" width="55"></td> 
 <td><img alt="" height="39" src="https://img-blog.csdnimg.cn/d10a703864ff4fe2ba58c67d3eb9f383.png" width="41"></td> 
 <td><img alt="" height="52" src="https://img-blog.csdnimg.cn/775b58358cca4f009da2a808b175945e.png" width="54"></td> 
 <td><img alt="" height="44" src="https://img-blog.csdnimg.cn/184eaf93a12a4d0a8d2fc6f65eafd0d3.png" width="46"></td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:95px;">2</td> 
 <td style="width:127px;">同一包中的不同类</td> 
 <td></td> 
 <td><img alt="" height="43" src="https://img-blog.csdnimg.cn/8d8c118d9f01448eb7301f0f778c0bbe.png" width="45"></td> 
 <td><img alt="" height="42" src="https://img-blog.csdnimg.cn/58a3487b61a44555a0a2805ca5951e90.png" width="44"></td> 
 <td><img alt="" height="42" src="https://img-blog.csdnimg.cn/5a105ccaffbb4bffb74641ebbbcdee8f.png" width="43"></td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:95px;">3</td> 
 <td style="width:127px;">不同包中的子类</td> 
 <td></td> 
 <td></td> 
 <td><img alt="" height="42" src="https://img-blog.csdnimg.cn/f79b619170194732980963b04483f657.png" width="44"></td> 
 <td><img alt="" height="38" src="https://img-blog.csdnimg.cn/d91d498664f342bdbb94c15b2a1adf76.png" width="40"></td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:95px;">4</td> 
 <td style="width:127px;">不同包中的非子类</td> 
 <td></td> 
 <td></td> 
 <td></td> 
 <td><img alt="" height="62" src="https://img-blog.csdnimg.cn/f1f6b7b371824a86be5a1395f864a417.png" width="64"></td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

对于protected 它可以访问不同包的子类，然而，下面的程序运行却出现了错误，这是因为**父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问：**

![bc9a1ed943974713aa3ff0c54c31c34e.png][]

**父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问**，正确的访问方式：

![41e9e72ac2764264a91ac0705d2a8cc0.png][]

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

什么时候用哪一种呢?

> 1.  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.
> 2.  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.
> 3.  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)

## 10. 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：

![aceea05b8c6a45db81b235b94fca4e79.png][]

但在Java中只支持以下几种继承方式：

![fb0005aca04549f797ff55adcd921460.png][]

注意：Java中不支持多继承。

> 1.  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.
> 2.  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.
> 3.  如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字

## 11. 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)**

![90344df3a97d4c2b99c5dba0f1d231fc.png][]

**2. 修饰类：表示此类不能被继承**

![59671717c0d34fbc98203a4ae9ebdc41.png][]

**3. 修饰方法：表示该方法不能被重写(后序介绍)**

## 12 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

![c5766670952f40869c1b45ad54125224.png][]

class Student {
    
    }
    class Teacher {
    
    }
    class School {
        public Student[] students; //默认是null
        public Teacher[] teachers;
        public int a;
    
        public School() {
            this.students = new Student[10];
            this.teachers = new Teacher[10];
            this.a = 10;
        }
    }

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。

注意：组合不是面向对象的特征。

![dc39b47f716248e789bfcbab04c4ab01.gif][]

[b1a0afbb5f7e4b26a2d4a6e9a6b9433f.gif]: https://img-blog.csdnimg.cn/b1a0afbb5f7e4b26a2d4a6e9a6b9433f.gif
[aceb9915bdb64e3cb9e80397498bd556.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/aceb9915bdb64e3cb9e80397498bd556.png
[c695e30788f04f4db52600e2403d2c9f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c695e30788f04f4db52600e2403d2c9f.png
[96f53e442060427fa5ad708a37e07152.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/96f53e442060427fa5ad708a37e07152.png
[0b04e693e7b940ae84968cd8b68f9c7d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/0b04e693e7b940ae84968cd8b68f9c7d.png
[d69556931ed949dd972c4cff8fd97eee.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d69556931ed949dd972c4cff8fd97eee.png
[d837761802874b83a117abfe9cd8848e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d837761802874b83a117abfe9cd8848e.png
[d4f4de3099234acf89fb0842ce3b80c4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d4f4de3099234acf89fb0842ce3b80c4.png
[1f7c838780234f8e9bdf880bb19dbcae.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/1f7c838780234f8e9bdf880bb19dbcae.png
[0f4796e9871148d5a1670669555ab970.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/0f4796e9871148d5a1670669555ab970.png
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