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【Java 基础】三大特征之继承

2025-01-14 01:00:12基础资料围观106次

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🔥个人专栏：java学习

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​

🚀引言 

🔥 在前一篇博客中，我们已经讲完了面向对象程序三大特性之一的封装，而这篇博客我们主要来讲继承，也属于面向对象程序三大特性之一。

1. 继承概述

💢💢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，这种情况下产生的新的类，就称派生类。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。而且可以使得子类具有父类的属性和方法，还可以在子类中重新定义，追加属性和方法。

  • 注：JAVA中类只有单继承，没有多继承!

2. 继承语法

在Java中如果要表示类之间的继承关系，需要借助extends关键字，具体如下：

修饰符 class 子类 extends 父类 {
 ...
}

样例代码如下：

class Animal{
    public String name;
    public int age;

    public  void eat(){
        System.out.println(this.name + " 正在吃饭! ");
    }
}

// 继承  子类 extends 父类

class Dog extends Animal{
    public void bark() {
        System.out.println(this.name + " 正在汪汪叫! ");
    }
}

class Cat extends Animal{
    public void miaomiao(){
        System.out.println(this.name + " 正在汪汪叫! ");
    }
}

注意：

  1. 子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中了
  2. 子类继承父类之后，必须要新添加自己特有的成员，体现出与基类的不同，否则就没有必要继承了

3. 父类成员访问

如果父子类同名，就采用就近原则，先在子类找是否匹配，若不匹配再去父类寻找，最后还未找到就报错。

代码如下：

class Base {
    int X,a,b,c;
    public void method(){
        System.out.println("父类有，但子类没有的方法");
    }
    public void method1(){
        System.out.println("父类同名方法");
    }
}

class Derived extends Base{
    public int x = 99; // 与父类 X 不同名
    public int a = 100; // 与父类中成员a同名，且类型相同
    public double b = 101; // 与父类中成员b同名，但类型不同
    public void method1(){
        System.out.println("子类同名方法");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        Base base = new Base();

        System.out.println("父类的成员变量为" + base.X + "，子类的成员变量为" + derived.x);
        System.out.println("父类的成员变量为" + base.a + "，子类的成员变量为" + derived.a);
        System.out.println("父类的成员变量为" + base.b + "，子类的成员变量为" + derived.b);
// 子类没有c，访问的肯定是从父类继承下来的c
        System.out.println("父类的成员变量为" + base.c + "，子类的成员变量为" + derived.c); 
        base.method();  derived.method();
        base.method1(); derived.method1();
    }
}

执行结果如下： 

4. super 关键字

🍉 由于设计不好，或者因场景需要，子类和父类中可能会存在同名的成员，如果想要在子类方法中访问父类同名成员时，又该如何去操作？由于直接访问是无法做到的，因此Java提供了super关键字，该关键字主要作用：在子类方法中访问父类的成员。

代码如下：

class Base {
    public int X,a,b,c;
    public void method(){
        System.out.println("父类有，但子类没有的方法");
    }
    public void method1(){
        System.out.println("父类同名方法");
    }
}

class Derived extends Base{
    public int x = 99; // 与父类 X 不同名
    public int a = 100; // 与父类中成员a同名，且类型相同
    public double b = 101; // 与父类中成员b同名，但类型不同

    //super.c
    public void method1(){
        System.out.println("子类同名方法");
    }
    public void test(){
        super.a = 88; // super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分,对原父类不产生影响
        super.X = 77;

        // 如果在子类中要访问重写的基类方法，则需要借助super关键字
        method1();  // 直接访问，则永远访问到的都是子类中的methodA()，基类的无法访问到
        super.method1();
        System.out.println("父类的成员变量为" + super.X + "，子类的成员变量为" + x);
        System.out.println("父类的成员变量为" + super.a + "，子类的成员变量为" + a);
        System.out.println("父类的成员变量为" + super.b + "，子类的成员变量为" + b);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        Base base = new Base();
        derived.test();
        System.out.println();

        System.out.println("父类的成员变量为" + base.X + "，子类的成员变量为" + derived.x);
        System.out.println("父类的成员变量为" + base.a + "，子类的成员变量为" + derived.a);
        System.out.println("父类的成员变量为" + base.b + "，子类的成员变量为" + derived.b);

        // 子类没有c，访问的肯定是从父类继承下来的c
        System.out.println("父类的成员变量为" + base.c + "，子类的成员变量为" + derived.c);

        base.method();  derived.method();
        base.method1(); derived.method1();
    }
}

执行结果如下： 

【注意事项】

  1. 只能在非静态方法中使用
  2. 在子类方法中，访问父类的成员变量和方法

💢💢💢super和this都可以在成员方法中用来访问：成员变量和调用其他的成员函数，都可以作为构造方法的第一条语句，那他们之间有什么区别呢？

super 关键字的用法和 this 关键字的用法相似

【相同点】

  1. 都是Java中的关键字
  2. 只能在类的非静态方法中使用，用来访问非静态成员方法和字段
  3. 在构造方法中调用时，必须是构造方法中的第一条语句，并且不能同时存在

【不同点】

  • this:代表本类对象的引用（this关键字指向调用该方法的对象一般我们是在当前类中使用this关键字所以我们常说this代表本类对象的引用）
  • super:代表父类存储空间的标识(可以理解为父类对象引用)
关键字访问成员变量访问构造方法访问成员方法
thisthis.成员变量
访问本类成员变量		this(...)
访问本类构造方法		this.成员方法(...)
访问本类成员方法
supersuper.成员变量
访问父类成员变量		super(...)
访问父类构造方法		super,成员方法(...)
访问父类成员方法

  • this是当前对象的引用，当前对象即调用实例方法的对象，super相当于是子类对象中从父类继承下来部分成员的引用

  • 在非静态成员方法中，this用来访问本类的方法和属性，super用来访问父类继承下来的方法和属性

  • 在构造方法中：this(…)用于调用本类构造方法，super(…)用于调用父类构造方法，两种调用不能同时在构造方法中出现

  • 构造方法中一定会存在super(…)的调用，用户没有写编译器也会增加，但是this(…)用户不写则没有

5. 子类的构造

🌈 子类中所有的构造方法默认都会访问父类中无参的构造方法。

  1. 父子父子，先有父再有子，即：子类对象构造时，需要先调用基类构造方法，然后执行子类的构造方法。
  2. 因为子类会继承父类中的数据，可能还会使用父类的数据。所以，子类初始化之前，一定要先完成父类数据的初始化
  3. 每一个子类构造方法的第一条语句默认都是: super()
class Base {
    public Base(){
        System.out.println("Base()");
    }
}
class Derived extends Base{
    public Derived(){
// super(); // 注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法：super(),
// 用户没有写时,编译器会自动添加，而且super()必须是子类构造方法中第一条语句，
// 并且只能出现一次
        System.out.println("Derived()");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Derived d = new Derived();
    }
}


/*结果打印：
Base()
Derived()*/

🍈🍈🍈虽然我们在子类构造方法中并没有写任何关于基类构造的代码，但是在构造子类对象时，先执行基类的构造方法，然后执行子类的构造方法，因为：子类对象中成员是有两部分组成的，基类继承下来的以及子类新增加的部分 。父子父子肯定是先有父再有子，所以在构造子类对象时候 ，先调用基类的构造方法，将从基类继承下来的成员构造完整，然后再调用子类自己的构造方法，将子类自己新增加的成员初始化完整 。        

注意事项：

  1. 若父类显式定义无参或者默认的构造方法，在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用，即调用基类构造方法
  2. 如果父类构造方法是带有参数的，此时需要用户为子类显式定义构造方法，并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用，否则编译失败。
  3. 在子类构造方法中，super(…)调用父类构造时，必须是子类构造函数中第一条语句。
  4. super(…)只能在子类构造方法中出现一次，并且不能和this同时出现

6. 再谈初始化

🔥 我们还记得之前讲过的代码块吗？我们简单回顾一下几个重要的代码块：实例代码块和静态代码块。在没有继承关系时的执行顺序。

  1. 静态代码块先执行，并且只执行一次，在类加载阶段执行
  2. 当有对象创建时，才会执行实例代码块，实例代码块执行完成后，最后构造方法执行

如果放到继承上，顺序应该是怎样的呢？

class Person {
    public String name;
    public int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Person：构造方法执行");
    }
    {
        System.out.println("Person：实例代码块执行");
    }
    static {
        System.out.println("Person：静态代码块执行");
    }
}
class Student extends Person{
    public Student(String name,int age) {
        super(name,age);
        System.out.println("Student：构造方法执行");
    }
    {
        System.out.println("Student：实例代码块执行");
    }
    static {
        System.out.println("Student：静态代码块执行");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("张三", 19);
        System.out.println("===========================");
        Student student2 = new Student("李四", 20);
    }
}

执行结果如下： 

Person：静态代码块执行
Student：静态代码块执行
Person：实例代码块执行
Person：构造方法执行
Student：实例代码块执行
Student：构造方法执行
===========================
Person：实例代码块执行
Person：构造方法执行
Student：实例代码块执行
Student：构造方法执行

通过分析执行结果，得出以下结论：

  1. 父类静态代码块优先于子类静态代码块执行，且是最早执行
  2. 父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行
  3. 子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行
  4. 第二次实例化子类对象时，父类和子类的静态代码块都将不会再执行

7. 继承方式

在现实生活中，事物之间的关系是非常复杂，灵活多样，但在Java中只支持以下几种继承方式：

注意：Java中不支持多继承。
🍉 时刻牢记, 我们写的类是现实事物的抽象. 而我们真正在公司中所遇到的项目往往业务比较复杂, 可能会涉及到一系列复杂的概念, 都需要我们使用代码来表示, 所以我们真实项目中所写的类也会有很多. 类之间的关系也会更加复杂.

但是即使如此, 我们并不希望类之间的继承层次太复杂. 一般我们不希望出现超过三层的继承关系. 如果继承层次太多, 就需要考虑对代码进行重构了.
如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字。

8. final 关键字

final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类。
  (1）修饰变量或字段，表示常量(即不能修改)

final int a = 10;
a = 20; // 编译出错

（2）修饰类：表示此类不能被继承

final public class Animal {
...
}
public class Bird extends Animal {
...
}
// 编译出错
Error:(3, 27) java: 无法从最终com.bit.Animal进行继

比如我们平时是用的 String 字符串类， 就是用 final 来修饰的，不能被继承
（3）修饰方法：表示该方法不能被重写(后序介绍)

9. 组合和继承 

和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果。组合并没有涉及到特殊的语法(诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段。

  • 继承表示对象之间是is-a的关系，比如：狗是动物，猫是动物
  • 组合表示对象之间是has-a的关系，比如：汽车和其轮胎、发动机、方向盘、车载系统等的关系就应该是组合，因为汽车是有这些部件组成的。

比如：

class P1{}
class P2{}
class P{
    public P1[] p1; //默认是 null
    public P2[] p2;
    public int a;

    public P(){
        p1 = new P1[10]; // this.p1 = new P1[10];
        p2 = new P2[10]; // this.p2 = new P2[10];
        this.a = 10;
    }
}

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

注意：并不是说继承就一点用都没有了，前面说的是【在同样可行的情况下】。有一些场景还是需要使用继承的，或者是更适合使用继承。

🥝组合与继承的区别和联系

在继承结构中，父类的内部细节对于子类是可见的。所以我们通常也可以说通过继承的代码复用是一种白盒式代码复用。（如果基类的实现发生改变，那么派生类的实现也将随之改变。这样就导致了子类行为的不可预知性；）

组合是通过对现有的对象进行拼装（组合）产生新的、更复杂的功能。因为在对象之间，各自的内部细节是不可见的，所以我们也说这种方式的代码复用是黑盒式代码复用。（因为组合中一般都定义一个类型，所以在编译期根本不知道具体会调用哪个实现类的方法）

继承：在写代码的时候就要指名具体继承哪个类，所以，在编译期就确定了关系。（从基类继承来的实现是无法在运行期动态改变的，因此降低了应用的灵活性。）

组合：在写代码的时候可以采用面向接口编程。所以，类的组合关系一般在运行期确定。

🥑优缺点对比

组 合 关 系（优点）继 承 关 系（缺点）
不破坏封装，整体类与局部类之间松耦合，彼此相对独立破坏封装，子类与父类之间紧密耦合，子类依赖于父类的实现，子类缺乏独立性
具有较好的可扩展性支持扩展，但是往往以增加系统结构的复杂度为代价
支持动态组合。在运行时，整体对象可以选择不同类型的局部对象不支持动态继承。在运行时，子类无法选择不同的父类
整体类可以对局部类进行包装，封装局部类的接口，提供新的接口子类不能改变父类的接口
整体类不能自动获得和局部类同样的接口子类能自动继承父类的接口
创建整体类的对象时，需要创建所有局部类的对象创建子类的对象时，无须创建父类的对象

10.  练习

看到这里，我们已经学了 构造 和 继承了，让我们来看一个题目，尝试来求下面的输出结果，如下：

class Test {
       static {
            System.out.println("5.定义在Test类的静态块");
    }
    {
        System.out.println("6.定义在Test类的构造块");
    }
    public Test(){
        System.out.println("7.调用Test构造方法");
        
    }
 }

public class D extends Test{
    static {
            System.out.println("1.定义在主类的静态块");
    }
    {
        System.out.println("2.定义在主类的构造块");

    }
    public D(){
        System.out.println("3.调用主构造方法");
    }

    public static void main(String[] args){
        System.out.println("4.调用主方法");
        new D();
        new D();
        System.out.println("8.调用结束");

    }
}

分析：

  1. D是Test的子类，在实例化D类之前必须先实例化Test类
  2. 静态块在类加载时，运行一次，在主类中优先于主方法执行，又因为要先实例化父类Test 所以最先运行语句5，再运行语句1
  3. 进入主方法，运行语句4，程序向下执行
  4. 遇到第一个匿名对象，先执行父类Test的构造方法，再执行子类D。又因为，构造块优先于构造方法执行，所以 在执行 顺序 语句 6. 7. 2. 3. 程序向下执行。
  5. 由于没生成一个实例化对象，引用一次构造块 所以 执行顺序 语句 6 7 2 3 ，程序向下执行 执行语句8

知识学习：

  1. 静态块在类加载时，运行一次，在主类中优先于主方法执行
  2. 造块优先于构造方法执行

输出如下：

📖总结

继承好处：

  • 实现了数据和方法的共享
  • 提高了代码的复用性(多个类相同的成员可以放到同一个类中)
  • 提高了代码的维护性(如果方法的代码需要修改，修改一处即可)
  • 提高了代码的可扩展性

继承弊端：

  • 继承让类与类之间产生了关系，类的耦合性增强了，当父类发生变化时子类实现也不得不跟看变化，削弱了子类的独立性

最后的最后：Java中类只支持单继承，不支持多继承！！！ Java中类也可以支持多层继承

💞 💞 💞那么本篇到此就结束，希望我的这篇博客可以给你提供有益的参考和启示，感谢大家支持！！！祝大家天天开心


文章来源:https://blog.csdn.net/island1314/article/details/141804502
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