Java Review (十、面向对象----继承)

原创于 2025-06-29 20:46:50 发布 · 612 阅读

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使用继承，人们可以基于已存在的类构造一个新类。继承已存在的类就是复用（继承）这些类的方法和域。在此基础上，还可以添加一些新的方法和域，以满足新的需求。这是 Java 程序设计中的一项核心技术。

继承的特点

Java的继承通过 extennds 关键字来实现。

已存在的类称为超类( superclass)、基类（ base class) 或父类（parent class);

新类称为子类（subclass、) 派生类( derived class) 或子类（child class)。

超类和子类是 Java 程序员最常用的两个术语，而了解其他语言的程序员可能更加偏爱使用父类和子类，这些都是继承时使用的术语。

例如：
兔子和羊属于食草动物类，狮子和豹属于食肉动物类。
食草动物和食肉动物又是属于动物类。
所以继承需要符合的关系是：is-a，父类更通用，子类更具体。

虽然食草动物和食肉动物都是属于动物，但是两者的属性和行为上有差别，所以子类会具有父类的一般特性，也会具有自身的特性。

Java里子类继承父类的语法格式如下:

<strong><code class="language-java">class 父类 {
}
 
class 子类 extends 父类 {
}
</code></strong>

extends 关键字在英文中是扩展，而不是继承。这个关键字很好地体现了子类和父类的系:子类是对父类的扩展，子类是种特殊的父类从这个意义上来看，使用继承来描述子类和父类的似乎不如扩展更恰当。

为什么国内把 extends 翻译为"继承"呢?除与历史原因有关之外 extends 翻译为"继承"是有其理由的：子类扩展了父类，将可以获得父类的全部成员变量和方法，这与汉语中继承(子辈从父辈那里获得一笔财富称为继承)具有很好的类似性。需要指出的是：Java 子类不能获得父类的构造方法。

继承实例：

父类：动物类

<strong><strong><strong><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span> { 
    <span style="color:#a626a4">private</span> String name;  
    <span style="color:#a626a4">private</span> <span style="color:#986801">int</span> id; 
    <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span>(String myName, <span style="color:#986801">int</span> myid) { 
        name = myName; 
        id = myid;
    } 
    <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">eat</span>(){ 
        System.out.println(name+<span style="color:#50a14f">"正在吃"</span>); 
    }
    <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">sleep</span>(){
        System.out.println(name+<span style="color:#50a14f">"正在睡"</span>);
    }
    <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">introduction</span>() { 
        System.out.println(<span style="color:#50a14f">"大家好！我是"</span>         + id + <span style="color:#50a14f">"号"</span> + name + <span style="color:#50a14f">"."</span>); 
    } 
}

</code></strong></strong></strong>

子类：企鹅类

<strong><strong><strong><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Penguin</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span> { 
    <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#4078f2">Penguin</span>(String myName, <span style="color:#986801">int</span> myid) { 
        <span style="color:#c18401">super</span>(myName, myid); 
    } 
}

</code></strong></strong></strong>

子类：老鼠类

<strong><strong><strong><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Mouse</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span> { 
    <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#4078f2">Mouse</span>(String myName, <span style="color:#986801">int</span> myid) { 
        <span style="color:#c18401">super</span>(myName, myid); 
    } 
}

</code></strong></strong></strong>

Animal类就可以作为一个公共父类，企鹅类和老鼠类继承这个类之后，就具有父类当中的属性和方法，子类就不会存在重复的代码，维护性也提高，代码也更加简洁，提高代码的复用性。

Java类是不支持多继承的，但是Java类可以多重继承：

重写

子类扩展了父类，子类是个特殊的父类大部分时候，子类总是以父类为基础额外增加新的成员变和方法。但有一种情况例外，子类需要重写父类的方法 ——例如动物类都包含了移动方法，但动物有各种不同的移动方法，狗类是靠跑来移动的，这时候就需要重写狗类的移动方法。

重写实例

<strong><strong><strong><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span>{
   <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">move</span>(){
      System.out.println(<span style="color:#50a14f">"动物可以移动"</span>);
   }
}
 
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Dog</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span>{
   <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">move</span>(){
      System.out.println(<span style="color:#50a14f">"狗可以跑和走"</span>);
   }
}
 
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">TestDog</span>{
   <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String args[]){
      <span style="color:#986801">Animal</span> <span style="color:#986801">a</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span>(); <span style="color:#a0a1a7"><em>// Animal 对象</em></span>
      <span style="color:#986801">Animal</span> <span style="color:#986801">b</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Dog</span>(); <span style="color:#a0a1a7"><em>// Dog 对象</em></span>
 
      a.move();<span style="color:#a0a1a7"><em>// 执行 Animal 类的方法</em></span>
 
      b.move();<span style="color:#a0a1a7"><em>//执行 Dog 类的方法</em></span>
   }
}

</code></strong></strong></strong>

这种子类包含与父类同名方法的现象被称为方法重写( Override ) ，也被称为方法覆盖。可以说子类重写了父类的方法，也可以说子类覆盖了父类的方法。

方法的重写要遵循两同两小一大规则：

" 两同"即方法名相同、形参列表相同 ;
" 两小"指的是子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等，子类方法声明抛出的异常类应比父类方法声明抛出的异常类更小或相等;
" 一大 "指的是子类方法的访问权限应比父类方法的访问权限更大或相等

重写常常被用来和重载比较——重载(overloading) 是在一个类里面，方法名字相同，而参数不同。返回类型可以相同也可以不同。

Super关键字

super关键字：我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类。

子类重写父类方法，通过super关键字在子类方法中调用父类被覆盖的实例方法

<strong><strong><strong><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span> {
  <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">eat</span>() {
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"animal : eat"</span>);
  }
}
 
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Dog</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span> {
  <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">eatTest</span>() {
    <span style="color:#c18401">super</span>.eat();  <span style="color:#a0a1a7"><em>// super 调用父类方法</em></span>
     System.out.println(<span style="color:#50a14f">"dog : eat"</span>);
  }
}
 
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Test</span> {
  <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args) {
    <span style="color:#986801">Animal</span> <span style="color:#986801">a</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Animal</span>();
    a.eat();
    <span style="color:#986801">Dog</span> <span style="color:#986801">d</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Dog</span>();
    d.eatTest();
  }
}

</code></strong></strong></strong>

如果子类定义了和父类同名的实例变量，则会发生子类实例变量隐藏父类实例变量的情形，在子类定义的实例方法中可以通过 super 来访问父类中被隐藏的实例变量

当程序创建一个子类对象时，系统不仅会为该类中定义的实例变量分配内存，也会为，它从父类继承得到的所有实例变量分配内存，即使子类定义了与父类中同名的实例变量。也就是说，当系统创建一个Java对象时，如果该Java类有两个父类（一个直接父类A,一个间接父类B）,假设A类中定义了 2个实例变量，B类中定义了 3个实例变量，当前类中定义了 2个实例变量，那么这个Java对象将会保存2+3+2个实例变量。

因为子类中定义与父类中同名的实例变量并不会完全覆盖父类中定义的实例变量，它只是简单地隐藏了父类中的实例变量，所以会出现如下特殊的情形：

子类向上转型实例

<strong><strong><strong><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Parent</span> {
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#986801">String</span> <span style="color:#986801">tag</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#50a14f">"公共父类标签"</span>; <span style="color:#a0a1a7"><em>// ①</em></span>
}

<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">Derived</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">Parent</span> {
   <span style="color:#a0a1a7"><em>//定义个私有的 tag 实例变量来隐藏父类的 tag 实例变量</em></span>
	<span style="color:#a626a4">private</span> <span style="color:#986801">String</span> <span style="color:#986801">tag</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#50a14f">"私有子类标签"</span>; <span style="color:#a0a1a7"><em>// ②</em></span>
}

<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">HideTest</span> {
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args) {
		<span style="color:#986801">Derived</span> <span style="color:#986801">d</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">Derived</span>();
  <span style="color:#a0a1a7"><em>//程序不可访问子类的私有变量 tag,所以下面语句将引起编译错误</em></span>
  <span style="color:#a0a1a7"><em>// System.out.println(d.tag);  </em></span>
  <span style="color:#a0a1a7"><em>//变量显式地向上转型为 Parent 后，即可访问 tag 实例变量</em></span>
  <span style="color:#a0a1a7"><em>//程序将输出 “公共父类标签”</em></span>
		System.out.println(((Parent) d).tag); <span style="color:#a0a1a7"><em>// ④</em></span>
	}
}
</code></strong></strong></strong>

程序的①行粗体字代码为父类 Parent 定义了 tag 实例变量，②行粗体字代码为其子类定义private实例变量，子类中定义的这个实例变量将会隐藏父类中定义的 tag 实例变量。
程序的入口main方法中先创建了 Derived 对象。这 Derived对象将会保存两个 tag变量，一个是在 Parent 类中定义的 tag 实例变量，一个是在Derived 类中定义的 tag 实例变量。此时程序中包括一个d变量，它引用 Derived对象内存中的存储示意图如图一所示。

图一：子类实例变量隐藏父类的实例变量存储示意图
程序将Derived对象赋给d变量，当在③行粗体字代码处试图通过d来访问tag实例变量时, 程序将提示访问权限不允许。这是因为访问哪个实例变量由声明该变量的类型决定，所以系统将会试图访问在②行粗体代码处定义的tag实例变量;程序在④行粗体字代码处先将d变量强制向上转型为Parent 类型，再通过它来访问tag实例变量是允许的，因为此时系统将会访问在①行粗体字代码处定义的tag 实例变量，也就是输出“公共父类标签”。

调用父类构造器

子类是不继承父类的构造器（构造方法或者构造函数）的，它只是调用（隐式或显式）。

如果父类的构造器带有参数，则必须在子类的构造器中显式地通过 super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。
如果父类构造器没有参数，则在子类的构造器中不需要使用 super 关键字调用父类构造器，系统会自动调用父类的无参构造器。
如果父类没有不带参数的构造器，并且在子类的构造器中又没有显式地调用超类的其他构造器则 Java 编译器将报告错误。

调用父类构造方法实例

<strong><strong><strong><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SuperClass</span> {
  <span style="color:#a626a4">private</span> <span style="color:#986801">int</span> n;
  SuperClass(){
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"SuperClass()"</span>);
  }
  SuperClass(<span style="color:#986801">int</span> n) {
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"SuperClass(int n)"</span>);
    <span style="color:#c18401">this</span>.n = n;
  }
}
<span style="color:#a0a1a7"><em>// SubClass 类继承</em></span>
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">SuperClass</span>{
  <span style="color:#a626a4">private</span> <span style="color:#986801">int</span> n;
  
  SubClass(){ <span style="color:#a0a1a7"><em>// 自动调用父类的无参数构造器</em></span>
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"SubClass"</span>);
  }  
  
  <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span>(<span style="color:#986801">int</span> n){ 
    <span style="color:#c18401">super</span>(<span style="color:#986801">300</span>);  <span style="color:#a0a1a7"><em>// 调用父类中带有参数的构造器</em></span>
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"SubClass(int n):"</span>+n);
    <span style="color:#c18401">this</span>.n = n;
  }
}
<span style="color:#a0a1a7"><em>// SubClass2 类继承</em></span>
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SubClass2</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">SuperClass</span>{
  <span style="color:#a626a4">private</span> <span style="color:#986801">int</span> n;
  
  SubClass2(){
    <span style="color:#c18401">super</span>(<span style="color:#986801">300</span>);  <span style="color:#a0a1a7"><em>// 调用父类中带有参数的构造器</em></span>
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"SubClass2"</span>);
  }  
  
  <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#4078f2">SubClass2</span>(<span style="color:#986801">int</span> n){ <span style="color:#a0a1a7"><em>// 自动调用父类的无参数构造器</em></span>
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"SubClass2(int n):"</span>+n);
    <span style="color:#c18401">this</span>.n = n;
  }
}
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">TestSuperSub</span>{
  <span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span> (String args[]){
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"------SubClass 类继承------"</span>);
    <span style="color:#986801">SubClass</span> <span style="color:#986801">sc1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span>();
    <span style="color:#986801">SubClass</span> <span style="color:#986801">sc2</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span>(<span style="color:#986801">100</span>); 
    System.out.println(<span style="color:#50a14f">"------SubClass2 类继承------"</span>);
    <span style="color:#986801">SubClass2</span> <span style="color:#986801">sc3</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">SubClass2</span>();
    <span style="color:#986801">SubClass2</span> <span style="color:#986801">sc4</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">SubClass2</span>(<span style="color:#986801">200</span>); 
  }
}

</code></strong></strong></strong>

输出结果：

<strong><strong><strong><code class="language-java">------SubClass 类继承------
SuperClass()
SubClass
<span style="color:#4078f2">SuperClass</span>(<span style="color:#986801">int</span> n)
SubClass(<span style="color:#986801">int</span> n):<span style="color:#986801">100</span>
------SubClass2 类继承------
SuperClass(<span style="color:#986801">int</span> n)
SubClass2
<span style="color:#4078f2">SuperClass</span>()
SubClass2(<span style="color:#986801">int</span> n):<span style="color:#986801">200</span></code></strong></strong></strong>