【gopher的java学习笔记】Java中的extends与implements：继承与实现的关系与区别

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u013135921/article/details/146313825

Java中的extends与implements：继承与实现的关系与区别

在Java面向对象编程中，extends和implements是两个核心关键字，它们分别用于类继承和接口实现。尽管两者都涉及代码复用和多态性，但它们的适用场景和设计理念存在本质区别。本文通过对比分析和代码示例，帮助开发者深入理解二者的关系与差异。

一、extends：类继承的基石

extends关键字用于实现单继承，允许子类继承父类的属性和方法。其本质是建立"is-a"关系，强调类型间的层次结构。

核心特性：

单继承限制：一个类只能直接继承一个父类
构造方法链：子类构造方法默认调用父类无参构造方法
方法重写：子类可覆盖父类方法（使用@Override注解）
访问控制：子类不能直接访问父类的private成员

示例：

class Animal {
    protected String name;
    
    public void eat() {
        System.out.println(name + " is eating");
    }
}

class Dog extends Animal {  // 建立Dog是Animal的继承关系
    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void eat() {  // 方法重写
        System.out.println(name + " is eating bones");
    }
    
    public void bark() {  // 子类特有方法
        System.out.println(name + " is barking");
    }
}

// 使用示例
Dog myDog = new Dog("Buddy");
myDog.eat();    // 输出: Buddy is eating bones
myDog.bark();   // 输出: Buddy is barking

二、implements：接口实现的契约

implements关键字用于实现接口，支持多实现机制。接口定义了方法签名但不包含实现，强调"can-do"关系，专注于行为规范。

核心特性：

多实现支持：一个类可实现多个接口
强制规范：必须实现接口所有抽象方法（JDK8+允许默认方法）
解耦设计：接口与实现分离，提高代码扩展性
类型标识：可作为类型引用传递

示例：

interface Swimmable {
    void swim();  // 抽象方法声明
}

interface Flyable {
    void fly();   // 抽象方法声明
}

class Duck implements Swimmable, Flyable {  // 多实现
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("Duck is swimming");
    }
    
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("Duck is flying");
    }
}

// 使用示例
Duck mallard = new Duck();
mallard.swim();  // 输出: Duck is swimming
mallard.fly();   // 输出: Duck is flying

三、关键区别对比

特性	extends	implements
关系类型	继承关系（is-a）	实现关系（can-do）
多继承支持	仅单继承	支持多实现
构造方法	自动调用父类构造方法	无构造方法调用
方法实现	可继承父类具体方法	必须实现所有抽象方法
变量支持	支持成员变量	仅支持public static final常量
访问控制	受继承规则限制	必须实现public方法
设计目的	代码复用和层次结构	定义行为规范和类型契约

四、实际应用场景建议

使用extends的情况：
- 需要复用父类代码时
- 建立明确的类型层次结构
- 需要重写父类方法时
使用implements的情况：
- 需要定义跨类型行为规范时
- 实现多类型能力组合时
- 设计插件式架构时
组合使用示例：

abstract class Bird extends Animal implements Flyable {  // 继承+实现
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(name + " is flying");
    }
}

class Penguin extends Bird {  // 继承抽象类
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(name + " cannot fly");  // 方法重写
    }
}

// 使用示例
Penguin tux = new Penguin();
tux.name = "Tux";
tux.eat();    // 继承自Animal
tux.fly();    // 输出: Tux cannot fly