面向对象编程：继承与多态的深入理解-优快云博客

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一、为什么会有继承

Java中使用类来对现实世界中的实体来进行描述，但是现实世界非常复杂，复杂之中却也存在一些联系，比如狗和鸡都是动物，它们都有一些共同的属性：颜色、体重、吃东西、喝水...

转换成代码：

可以发现，两个类中有很多重复的属性和方法，那么我们就可以把这些共性拿出来，实现代码复用

二、认识继承

1、继承的概念

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。

那么我们就可以把上述代码中，狗和鸡类的相同属性抽取出来，然后采用继承的思想来达到共用。

上图中，Dog和Chicken都继承了Animal类，那么Animal类就是父类/基类/超类，Dog和Chicken就是Animal的子类/派生类，继承之后，子类就可以复用父类的成员。

2、继承的语法

在Java中，如果要表示类之间的继承关系，需要使用extends关键字：

注意：

（1）子类会将父类中的成员变量和成员方法继承到子类中

（2）子类继承父类后，必须要添加新成员，以显示出与父类的不同，否则就没必要继承了。

3、父类成员访问

3.1 子类访问父类的成员变量

1、子类和父类中不存在同名变量时

2、子类和父类存在同名成员变量

此时会优先访问子类的成员变量。

总结：成员变量遵循就近原则，自己有则优先访问自己的，自己没有则在父类中寻找，父类中也没有代码就会报错。

思考：那么如何在子类中访问同名的父类成员变量呢？

3.2 子类访问父类的成员方法

1、子类和父类中没有同名的成员方法

此时优先在子类中找，找到则访问，找不到则在父类中寻找，找到则访问，找不到则报错。

2、子类和父类中有同名的成员方法

代码运行结果：

说明当子类和父类中存在同名且同参数列表（构成方法重写）的成员方法时，优先访问子类的成员方法。

如果子类和父类的方法名相同，但参数列表不同（构成方法重载），则根据传递的参数选择合适的方法访问。

代码运行结果：

总结：与访问父类的成员变量类似，遵循就近原则，如果子类与父类中的方法构成重载，那么根据传递的参数访问合适的方法。

思考：如何在子类中访问构成重写的成员方法呢？

4、super关键字

为了解决上述两个思考问题，我们需要使用到super关键字。

该关键字的主要作用就是在子类方法中访问父类的成员。

注意：

（1）super关键字类似于this关键字，只能在非静态方法中使用

（2）super关键字用来在子类方法中，访问父类的成员变量和方法

5、子类和父类中的构造方法

子类中有两部分成员，一类是从父类继承来的，一类是自己新增的，所以在构造子类对象的时候，先要调用父类的构造方法，把父类的成员初始化之后，再调用子类的构造方法，初始化自己新增的成员。

注意：

（1）在子类构造方法中，super()调用父类构造方法时，必须是子类构造方法的第一条语句；

（2）如果父类的构造方法是默认的或者无参的，那么在子类构造方法第一行默认有隐藏的super()，用来调用父类构造方法；

（3）如果父类的构造方法是有参数的，此时编译器不再给子类生成默认的构造方法，需要我们手动定义子类构造方法；

（4）super只能在子类构造方法中出现一次。

6、代码运行顺序

如果父类和子类中都有实例代码块、静态代码块、构造方法，那么它们的执行顺序是如何呢？我们通过一段代码来试验一下：

class Father{
    public Father() {
        System.out.println("父类构造方法");
    }
    static {
        System.out.println("父类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("父类实例代码块");
    }
}
class Son extends Father{
    public Son() {
        System.out.println("子类构造方法");
    }
    static {
        System.out.println("子类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("子类实例代码块");
    }
}
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Son son1 = new Son();
        System.out.println("——————————————————————");
        Son son2 = new Son();
    }
}

代码运行结果：

根据代码运行结果，可以得出以下结论：

（1）父类静态代码块最早执行，优先于子类静态代码块；

（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最后执行；

（4）第二次实例化子类对象时，父类和子类的静态代码块都不再会执行。

7、继承与组合

组合和继承类似，也是一种表达类之间的方式，组合是将一个类的实例，作为另一个类的字段，以此来达到代码复用的效果。

举个栗子：一辆汽车和它的轮胎、发动机、方向盘、车身、座椅等的关系就可以用组合来表示，因为汽车是由这些部件组成的。

组合和继承都可以实现代码复用，应该使用哪种需要根据应用场景来选择，一般建议：能用组合尽量用组合。

三、多态

1、多态的概念

多态，即多种状态，就是同一种行为，不同的对象去做会产生不同的状态/结果。

比如，一张高考数学试卷，让一个小学生做，结果可能是0分；让一个高中生做，结果可能是100分，让一个高中数学老师做，结果可能是120分。

2、实现多态的条件

在Java中实现多态，必须满足以下几个条件：

（1）必须在继承体系下；

（2）子类必须要对父类中的方法进行重写；

（3）通过父类的引用调用重写的方法。

2.1 重写

重写(override)也叫覆写、覆盖，是子类对父类中非static、private、final修饰，以及非构造方法的实现过程进行重新编写，方法名、返回值类型和参数列表不变。

方法重写的规则：

（1）子类重写父类的方法时，一般要求必须与父类方法原型一致：修饰符，方法名、返回值类型、参数列表要完全一致；

（2）被重写的方法返回值类型可以不同，但必须具有父子类关系；

（3）子类中重写的方法的访问权限必须大于等于父类的访问权限。比如，父类方法如果被protect修饰，子类中重写该方法的修饰符只能为protect或者public。

访问权限关系图：

（4）父类的方法如果被static、private、final修饰，子类不能重写。

2.2 向上转型

向上转型就是用父类引用来引用一个子类对象。

例如：

class Animal{
    public String name;

    public void eat(){          //父类重写方法的原型
        System.out.println(name+"吃东西");
    }

    public Animal(String name) {  //父类构造方法
        this.name = name;
    }
}
class Dog extends Animal{
    public Dog(String name){   //子类构造方法
        super(name);
    }
    public void eat(){         //子类重写方法
        System.out.println(name + "正在吃狗粮");
    }
    public void bark(){        //子类普通方法
        System.out.println(name+"正在汪汪叫");
    }
}
class Bird extends Animal{
    public Bird(String name){   //子类构造方法
        super(name);
    }
    public void eat(){          //子类重写方法
        System.out.println(name+"正在吃虫子");
    }
    public void fly(){          //子类普通方法
        System.out.println(name + "正在天空飞翔");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Dog("炫炫");
        Animal animal2 = new Bird("坤坤");
    }
}

上述代码中，父类是Animal，子类是Dog和Bird，在main函数中，我们分别new了一个Dog类的对象和一个Bird类的对象各自存入到一个Animal父类的引用中，这就是一次向上转型。当我们通过animal1和animal2这两个引用来调用eat方法时，结果如下：