Java继承详解：从代码复用到面向对象设计

Java继承与面向对象设计

最新推荐文章于 2025-11-23 13:27:25 发布

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#java #开发语言

引言：为什么需要继承？

在Java编程中，我们经常会遇到多个类具有相似的属性和方法的情况。比如在动物世界中，猫、狗、牛等动物都有名字、颜色，都能跑、能吃。如果没有继承机制，我们就需要为每个类重复编写这些相同的代码，这不仅效率低下，还容易出错。

一、继承的基本概念

1.1 什么是继承？

继承是面向对象编程的三大特性之一（封装、继承、多态），它的本质就是代码的复用。通过继承，子类可以自动拥有父类的公有（public）和保护（protected）成员变量和方法。

1.2 继承的基本语法

// 父类
public class Animal {
    public String name;
    public String color;
    
    public void run() {
        // 跑步的具体实现
    }
    
    public void eat() {
        // 吃东西的具体实现
    }
}

// 子类继承父类
public class Cat extends Animal {
    // Cat类自动继承了name、color属性和run()、eat()方法
    // 可以添加Cat特有的属性和方法
}

public class Dog extends Animal {
    // Dog类同样继承了父类的所有公有和保护成员
}

二、继承在内存中的实现

2.1 对象创建过程

当我们创建子类对象时，在内存中会发生以下过程：

创建 Cat 对象时：
1. 首先创建父类 Animal 对象（0x1）

   - 分配内存空间
   - 初始化父类属性：name=null, color=null
   - 加载父类方法：run(), eat()

2. 然后创建子类 Cat 对象（0x2）

   - 分配内存空间
   - 初始化子类特有属性
   - 加载子类方法

2.2 创建顺序的重要性

为什么创建子类对象时，要先创建父类对象？

这是因为子类的实现依赖于父类的完整结构。子类可能会重写父类的方法，或者调用父类的构造方法。如果父类没有先初始化，子类就无法正常使用从父类继承来的功能。

三、方法重写（Override）

3.1 方法重写的概念

当父类的方法不能完全适用于子类时，子类可以重新定义父类的方法，这就叫做方法重写。

public class Animal {
    public void run() {
        System.out.println("动物在奔跑");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("猫在轻盈地奔跑");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("狗在快速地奔跑");
    }
}

3.2 方法重写的特点

方法名、参数列表必须完全相同
返回类型可以相同或是父类方法返回类型的子类型
访问权限不能比父类方法更严格
可以使用 @Override 注解来显式声明

四、方法重载（Overload）

4.1 方法重载的概念

方法重载发生在同一个类中，是指方法名称相同但参数列表不同的方法。

public class Calculator {
    // 方法重载示例
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    
    public double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
    
    public int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
}

.2 方法签名

Java通过方法签名来识别不同的方法。方法签名由**方法名 + 参数列表（数据类型）**组成。

4.3 面试重点：重载 vs 重写

特性	方法重载（Overload）	方法重写（Override）
发生位置	同一个类中	父子类之间
方法名	相同	相同
参数列表	必须不同	必须相同
返回类型	可以不同	相同或子类型
访问权限	可以不同	不能更严格
异常声明	可以不同	不能抛出更广泛的异常

五、super关键字

5.1 super的作用

super 关键字代表父类，用于调用父类中的方法和变量。

public class Cat extends Animal {
    public void display() {
        super.run();  // 调用父类的run方法
        System.out.println(super.color);  // 访问父类的color属性
    }
}

5.2 super()调用父类构造方法

public class Animal {
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public Cat(String name, String breed) {
        super(name);  // 调用父类构造方法，必须是第一条语句
        this.breed = breed;
    }
}

重要规则：

只能在构造方法中使用super()
必须是构造方法中的第一条语句
不能和this()一起使用

六、this关键字

6.1 this的含义

this 关键字代表当前对象的引用，用于解决变量的命名冲突和不确定性问题。

6.2 this的用法

public class Animal {
    private String name;
    
    public Animal(String name) {
        this.name = name;  // 区分成员变量和参数
    }
    
    public void printInfo() {
        System.out.println(this.name);  // 访问当前对象的属性
        this.run();  // 调用当前对象的方法
    }
}

6.3 this()调用其他构造方法

public class Animal {
    private String name;
    private String color;
    
    public Animal() {
        this("未知", "未知");  // 调用另一个构造方法
    }
    
    public Animal(String name, String color) {
        this.name = name;
        this.color = color;
    }
}