Java学习 -- 继承性_庸人冲的博客

继承概述

继承是面向对象的三大特性之一，继承从字面可以理解为继承了某种事物或者能力。而在Java中继承发生在子父类（或子父接口）的关系中，当子类继承父类后子类具有了父类所有的属性和方法。

共性抽取

继承主要解决的问题就是：共性抽取。

我们之前学过类和对象的内容，关于类我们可以看作是对一类具备相关属性和行为的事物的描述。而当多个类之间具有相同性同时也具有相异性，显然无法将其归为一类。此时我们可以抽取这些类之间的相同属性和行为，得到一个具备了这些相同属性和行为的类。那么其它的类就无需在本类中定义这些相同的属性和行为，只需要继承那一个类即可。

比如下图：

兔子可以归为一类，绵羊也可以归为一类，它们都是吃草，那么通过这个共同的特性可以将它们同时归为食草动物一类。同样狮子和豹子也可以同时被归为食肉动物一类。而食草动物和食肉动物也具备相同的属性和行为，比如：进食、活动、交配…，那么就可以将食草动物和食肉动物归为一类。这种一级一级的关系就像是继承，兔子继承了食草动物的特性，食草动物继承了动物的特性。

回到Java中，多个具备相同属性和行为的类被称作子类或派生类，而通过抽取这些属性和行为得到的类被称为父类、超类或者基类。继承描述的是事物之间的所属关系，这种关系是： is-a 的关系。

继承的特点

子类继承父类后，就继承父类了所有的属性和方法。使得子类可以直接访问父类中的非私有的属性和方法。

1. 子类可以拥有父类的“内容”。
2. 子类还可以拥有自己专有的内容，实现功能的拓展。
3. 父类中私有的属性和方法，子类也会继承，但是不能直接进行访问，可以通过继承父类中公共的方法来访问父类的私有属性或方法。

继承的好处

1. 减少了代码的冗余，提高代码的复用性。
2. 便于功能的扩展。
3. 类与类之间产生了关系，是多态的前提。

继承的格式

在继承的关系中，子类就是一个父类。也就是说，子类可以被当作父类看待（这很重要，多态前提）。

例如：父类是员工，子类是讲师，那么讲师就是一个员工。

关系：is-a

//  定义父类的格式 (一个普通的类定义)
public class 父类名称{
    // ...
}

// 定义子类的格式
public class 子类名称 extends 父类名称{
    // ...
}

例如：创建一个员工的父类，和它的一些子类。

// 定义一个父类，员工
public class Employee{
    
    public void method() {
        System.out.println("方法执行");
    }
}

// 定义一个员工的子类，讲师
public class Teacher extends Employee {
    // 子类会继承父类的方法
}

// 定义一个员工的子类，助教
public class Assistant extends Employee {
    // 子类会继承父类的方法
}

public class Demo01Extends {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类讲师的对象
        Teacher teacher = new Teacher();
        
        // 子类讲师调用父类的方法
        teacher.method();
        
        // 创建子类助教的对象
        Assistant assistant = new Assistant();
        
        // 子类助教调用父类的方法
    	assistant.method();
    }
}

// 通过继承的方法，可以起到代码复用的作用

属性的访问特点

在父子类的继承关系当中，如果子类和父类中的成员变量重名，则创建子类对象时，访问有两种方式：

1. 直接通过子类对象访问成员变量。

   等号左边是谁(对象引用)，就优先用谁，没有则向上找。

2. 间接通过成员方法访问成员变量。

   该方法属于谁，就用优先用谁的成员变量，没有则向上找。

// 定义父类
public class Father {
    int numF = 10;
   // 与子类成员变量名相同
    int num = 100;
    public void methodF()
    {
        // 此方法内部需要一个num变量，优先用本类的变量
        System.out.println(num);
    }
}

// 定义子类
public class Son extends  Father{
    int numS = 20;
    // 与父类成员变量名相同
    int num = 200;

    public void methodZ()
    {
        // 此方法内部需要一个num变量，优先用本类的变量
        System.out.println(num);
    }
}

// 创建对象
public class Demo01ExtendsField {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建父类对象
        Father fa = new Father();

        // 父类只能使用父类的成员变量和方法
        System.out.println(fa.numF);   // 10

        // 创建子类对象
        Son son = new Son();
		
        // 子类可以使用父类和子类的成员变量和方法
        System.out.println(son.numF);  // 10
        System.out.println(son.numS);  // 20
		
        // 变量名重名，直接方法
        // 【等号左边是谁，就有用谁】
        System.out.println(son.num);   // 200

        // 变量名重名，间接方法
        // 【调用方法，方法属于谁，优先用谁的】
        son.methodF();                // 100
        son.methodZ();                // 200

    }
}

如何区分三种变量重名时

三种变量：父成员变量，子成员变量，局部变量

1. 局部变量：直接在作用域的{}中写变量名，根据就近原则会优先使用该局部变量。

2. 子类成员变量：使用this.变量名来调用子类成员变量，this可以理解为当前对象的引用。

3. 父类成员变量：使用super.变量名来调用父类成员变量，super可以理解为当前对象的父类引用。

// 局部变量     直接写变量名
// 子类成员变量  this.变量名
// 父类成员变量  super.变量名

// 父类
public class Father {
    int num = 10;
}
// 子类
public class Son extends Father {

    int num = 20;

    public void method(){
        int num = 30;
        System.out.println(num);       // 30，访问局部变量
        System.out.println(this.num);  // 20，访问本类成员变量
        System.out.println(super.num); // 10，访问父类成员变量
    }
}

// 使用
public class Demo01ExtendsField {
    public static void main(String[] args) {
        Son son = new Son();
        // 调用子类的成员方法，查看输出结果
        son.method();
    }
}

方法的访问特点

在父子类的继承关系当中，创建子类对象，访问成员方法的规则是：

创建的对象是谁，就优先用谁，如果没有则向上找。

单以继承举例，子类对象在调用方法时，会优先执行本类中相应的方法，如果子类中没有该方法则会执行父类相应的方法。

注意事项：

无论是成员方法还是成员变量，如果没有都是向上找父类，绝不会向下找子类。

// 父类
public class Fu {
    public void methodFu(){
        System.out.println("父类方法执行！");
    }


    public  void method()
    {
        System.out.println("父类重名方法执行了");
    }
}

// 子类
public class Zi extends Fu{
    public void methodZi(){
        System.out.println("子类方法执行！");
    }

    public  void method()
    {
        System.out.println("子类重名方法执行了");
    }
}

// 使用
public class Demo01ExtendsMethod {
    public static void main(String[] args) {
        Zi zi = new Zi();

        zi.methodFu();
        zi.methodZi();

        // 调用重名成员方法，查看输出结果
        zi.method();
    }
}

方法的重写

如果子类父类中出现重名的成员方法，这时的访问是一种特殊情况，叫做方法重写 (Override)。

方法重写 ：子类中出现与父类一模一样的方法时（返回值类型，方法名和参数列表都相同），会出现覆盖效果，也称为重写或者复写。声明不变，重新实现。

class Fu {
    public void show() {
        System.out.println("Fu show");
    }
} class Zi extends Fu {
    //子类重写了父类的show方法
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Zi show");
    }
} public class ExtendsDemo05{
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi();
        // 子类中有show方法，只执行重写后的show方法
        z.show(); // Zi show
    }
}

重写与重载的区别

重写(Override)：在继承关系当中，方法的名称一样，参数列表也一样。

重载(OverLoad)：方法的名称一样，参数列表不一样。

覆盖重写的特点

创建的是子类对象，则优先用子类方法。

覆盖重写的应用

子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。既沿袭了父类的功能名称，又根据子类的需要重新实现父类方法，从而进行扩展增强。比如新的手机增加来电显示头像的功能，代码如下：

// 老手机
public class Phone {
    public void call() {
        System.out.println("打电话");
    }
    public void send() {
        System.out.println("发短信");
    }
    public void show() {
        System.out.println("显示号码");
    }
}

// 定义一个新手机，使用老手机作为父类
public class NewPhone extends Phone {
    @Override
    public void show() {
        super.show(); // 把父类的show方法拿过来使用

        // 自己再增加新功能
        System.out.println("显示姓名");
        System.out.println("显示头像");
    }
}

public class Demo01Phone {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();

        // 父类手机
        phone.call();
        phone.send();
        phone.show();

        System.out.println("==========");

        NewPhone newPhone = new NewPhone();

        newPhone.call();
        newPhone.send();
        newPhone.show();
    }
}

覆盖重写注意事项（重要）

1. 必须保证父子类之间方法的名称相同，参数列表也相同。

   @Override 写在方法前，用来检测是不是有效的正确覆盖重写。

@Override  // 如果不是有效覆盖会报错
public void method()
{
    // ... 
}

2. 子类方法的返回值类型必须小于等于父类方法的返回值范围。

   例如：java中java.lang.Object类是所有类的公共最高父类，如果父类的返回值是String，子类的返回值是Object，这是错误写法会编译报错！

3. 父类被重写方法的返回值类型是void，则子类重写的方法返回值类型也必须是void。
   

4. 子类方法的权限修饰符必须大于等于父类方法的权限修饰符。

   权限修饰符：public > protected > (default) > private

   备注：(default) 不是关键字default，而是什么都不写，留空。

4. 子类不能重写父类中声明为private权限的方法。

5. 子类方法抛出的异常不能大于父类被重写方法的异常 。

6. 子类和父类中的同名同参数的方法，要么声明为非static的(重写)，要么都声明为static的(不是重写)。

构造器的访问特点

1. 子类构造器当中，有一个默认隐含的super()调用，子类在创建对象时会默认先执行父类构造器，再执行子类构造器。

// 父类
public class Fu {

    public Fu(){
        System.out.println("父类构造器！");
    }
}

// 子类
public class Zi extends Fu{

    public Zi(){
        // super(); 默认隐含调用无参父类构造，不写也会有
        System.out.println("子类构造器！");
    }
}

public class Demo01Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Zi zi = new Zi();
    }
}

2. 可以通过**super**关键字，调用父类重载的构造器。

// 父类
public class Fu {

    public Fu(){
        System.out.println("父类无参构造器！");
    }
    
    public Fu(int num){
        System.out.println("父类有参构造器！");
    }
    
}

// 子类
public class Zi extends Fu{

    public Zi(){
        super(10); // 调用父类有参构造器
        System.out.println("子类构造器！");
    }
}

public class Demo01Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Zi zi = new Zi();  // 此时会调用父类有参构造
    }
}

3. 子类的构造器中必须要调用父类的构造器，如果父类只定义了一个有参构造器，且子类没有在构造器中调用父类的有参构造器，编译会报错。

public class Fu{
	public Fu(int param){
		System.out.println(param);
    }
        
}
public class Zi{
    public Zi(){  // 编译不通过，父类没有空参构造器，子类必须调用父类的有参构造器
        
    }
}
// 修改方式如下：
// 1. 在子类构造器中调用父类的带参构造器
public class Zi{
    public Zi(){
        super(123);
    }
}

// 2. 给父类提供有参构造器
public class Fu{
    public Fu(){
        
    }
    public Fu(int param){
        System.out.println(param);
    }
}

1. super的父类调用，必须是子类构造器的第一个语句。

错误写法：

public void method(){
    super(); // 错误写法！只有子类构造器，才能调用父类构造器
}

public class Zi extends Fu{

    public Zi(){
        super();
        super(10); // 错误写法！只能调用一个父类构造
        System.out.println("子类构造器！");
    }
}

public class Zi extends Fu{

    public Zi(){
        System.out.println("子类构造器！");
        super(10); // 错误写法！super() 必须是第一个语句
    }
}

两个关键字

super

super关键字用来访问父类内容，代表父类的内存空间的标识。

父类的成员变量不会被覆盖重写，如果父类和子类中有同名的成员变变量，各自归属于不同的类，如果想在子类中调用父类的成员变量则也需要使用super关键字。

super关键字的用法有三种：

1. 在子类的成员方法中，访问父类的成员变量。
2. 在子类的成员方法中，访问父类的成员方法。
3. 在子类的构造器中，调用父类的构造器。

注意：

1. 子类中使用super([形参列表])的方式调用父类构造器，必须声明在子类构造器中的首行。
2. 子类的构造器中会默认隐含一个super() ，如果再定义了一个super([参数列表])，则不会在默认隐含。
3. 在类的多个构造器中，至少有一个类的构造器中使用了super([形参列表])，调用父类的构造器(没有直接父类，那么还有Object接盘)。
4. super的追溯不仅限于直接父类。

// 父类
public class Fu {
    int num = 10; // 父类私有成员变量

    public Fu(int num){
        System.out.println("父类构造");
    }

    public void method() {
        System.out.println("父类方法！");
    }
}
// 子类
public class Zi extends Fu{
    int num = 20;
    public Zi()  {
        super(10);        // 调用父类构造器
    }

    public void methodZi() {
        System.out.println(super.num);  // 父类的num
    }

    public void method() {
        super.method();    // 访问父类中的method
        System.out.println("子类方法！");
    }
}

this

this关键字用来访问本类内容

this关键字的三种用法：

1. 在本类的成员方法中，访问本类的成员变量。

2. 在本类的成员方法中，访问本类的另一个成员方法。

3. 在本类的构造器中，访问本类的另一个构造器。

   this(...) 调用也必须是构造器的第一个语句，唯一一个。

注意：

super(...)和this(...)两种构造调用，不能同时使用，因为this(…) 和 super(…) 都必须是构造器中的第一个语句

// 父类
public class Fu {
    int num = 30;
}

// 子类
public class Zi extends Fu{

    int num = 20; 
    
    // 无参构造
    public Zi() {
        this(10);  // 本类无参构造调用本类有参构造
                   // 必须是构造器的第一条(唯一)语句
    }
    
    // 有参构造
    public Zi(int n) {  
        
    }
    
    public void showNum(){
        int num = 10; 
        System.out.println(num); // 局部变量
        System.out.println(this.num);  // 本类成员变量
        System.out.println(super.num); // 父类中的成员变量
    }

    public void methodA() {
        System.out.println("AAA");
    }

    public void methodB(){
        methodA();
        this.methodA();  // 两种效果系相同，使用this关键字强调本类方法
        System.out.println("BBB");
    }
}

Java继承中的三个特点

1. Java语言是单继承的，一个类的直接父类只有唯一一个。

2. Java语言可以多级继承，即可以有父亲，爷爷，祖宗…。

3. 子类的直接父类是唯一的，但是父类可以拥有多个子类。

子类对象实例化的过程

从结果上来看(继承性)

子类继承父类以后，就获取了父类中声明的属性或方法。

创建子类的对象，在堆空间中，就会加载所有父类中声明的属性(不是创造父类对象)。

从过程上来看

通过子类的构造器创建子类对象时，一定会直接或间接的调用父的构造器，进而调用父类的父类的构造器，直到调用了java.lang.Object类中的空参构造器。这也就是为什么子类会继承所有父类的属性或方法。

注意：虽然创建子类对象的过程中，调用了父类的构造器，但是自始至终只创建了一个对象，即为new的子类对象。