JavaSE | 初始Java(十) | 继承和多态

news2025/1/15 13:50:46
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
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 {
// ... 
}
// Animal.java
public class Animal{
    String name;
    int age;
    public void eat(){
        System.out.println(name + "正在吃饭");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }
}
// Dog.java
public class Dog extends Animal{
    void bark(){
        System.out.println(name + "汪汪汪~~~");
    }
}
// Cat.Java
public class Cat extends Animal{
    void mew(){
        System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
    }
}
// TestExtend.java
public class TestExtend {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        // dog类中并没有定义任何成员变量,name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的
        System.out.println(dog.name);
        System.out.println(dog.age);
        // dog访问的eat()和sleep()方法也是从Animal中继承下来的
        dog.eat();
        dog.sleep();
        dog.bark();
    }
}
注意:
  • 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
  • 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
在继承体系中,子类将父类中的方法和字段继承下来了,那在子类中能否直接访问父类中继承下来的成员呢?
子类和父类不存在同名成员变量
public class Base {
    int a;
    int b;
}
public class Derived extends Base{
    int c;
    public void method(){
        a = 10; // 访问从父类中继承下来的a
        b = 20; // 访问从父类中继承下来的b
        c = 30; // 访问子类自己的c
    }
}
子类和父类成员变量同名
public class Base {
    int a;
    int b;
    int c;
}
/
public class Derived extends Base{
    int a; // 与父类中成员a同名,且类型相同
    char b; // 与父类中成员b同名,但类型不同
    public void method(){
        a = 100; // 访问子类自己新增的a
        b = 101; // 访问子类自己新增的b
        c = 102; // 子类没有c,访问的肯定是从父类继承下来的c
    }
}
在子类方法中 或者 通过子类对象访问成员时
  • 如果访问的成员变量子类中有,优先访问自己的成员变量。
  • 如果访问的成员变量子类中无,则访问父类继承下来的,如果父类也没有定义,则编译报错。
  • 如果访问的成员变量与父类中成员变量同名,则优先访问自己的。
成员变量访问遵循就近原则,自己有优先自己的,如果没有则向父类中找
子类中访问父类的成员方法
public class Base {
    public void methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
}
public class Derived extends Base{
    public void methodB(){
        System.out.println("Derived中的methodB()方法");
    }
    public void methodC(){
        methodB(); // 访问子类自己的methodB()
        methodA(); // 访问父类继承的methodA()
    }
}
总结:成员方法没有同名时,在子类方法中或者通过子类对象访问方法时,则优先访问自己的,自己没有时再到父类中找,如果父类中也没有则报错。
成员方法名字相同
public class Base {
    public void methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Base中的methodB()");
    }
}
public class Derived extends Base{
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Derived中的method(int)方法");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Derived中的methodB()方法");
    }
    public void methodC(){
        methodA(); // 没有传参,访问父类中的methodA()
        methodA(20); // 传递int参数,访问子类中的methodA(int)
        methodB(); // 直接访问,则永远访问到的都是子类中的methodB(),基类的无法访问到
    }
}
【说明】
  • 通过子类对象访问父类与子类中不同名方法时,优先在子类中找,找到则访问,否则在父类中找,找到 则访问,否则编译报错。
  • 通过派生类对象访问父类与子类同名方法时,如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载),根据调用 方法适传递的参数选择合适的方法访问,如果没有则报错;
问题:如果子类中存在与父类中相同的成员时,那如何在子类中访问父类相同名称的成员呢?
surper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相同名称的成员,如果要在子类方法中访问父类同名成员时,该如何操作?直接访问是无法做到的,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
public class Base {
    int a;
    int b;
    public void methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Base中的methodB()");
    }
}
public class Derived extends Base{
    int a; // 与父类中成员变量同名且类型相同
    char b; // 与父类中成员变量同名但类型不同
    // 与父类中methodA()构成重载
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Derived中的method()方法");
    }
    // 与基类中methodB()构成重写(即原型一致,重写后序详细介绍)
    public void methodB(){
        System.out.println("Derived中的methodB()方法");
    }
    public void methodC(){
        // 对于同名的成员变量,直接访问时,访问的都是子类的
        a = 100; // 等价于: this.a = 100;
        b = 101; // 等价于: this.b = 101;
        // 注意:this是当前对象的引用
        // 访问父类的成员变量时,需要借助super关键字
    // super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分
        super.a = 200;
        super.b = 201;
        // 父类和子类中构成重载的方法,直接可以通过参数列表区分清访问父类还是子类方法
        methodA(); // 没有传参,访问父类中的methodA()
        methodA(20); // 传递int参数,访问子类中的methodA(int)
    // 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
        methodB(); // 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.methodB(); // 访问基类的methodB()
    }
}
在子类方法中,如果想要明确访问父类中成员时,借助 super 关键字即可。
注意事项
  • 只能在非静态方法中使用
  • 在子类方法中,访问父类的成员变量和方法
子类构造方法
public class Base {
    public Base(){
        System.out.println("Base()");
    }
}
public 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()
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 ,先要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:
  • 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
  • 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。
  • 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。
  • 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
super this
super 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?
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
  • 1. 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
  • 2. 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
  • 3. 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
  • 4. 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

代码块执行顺序

class Person {
    public String name;
    public int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("构造方法执行");
    }
    {
        System.out.println("实例代码块执行");
    }
    static {
        System.out.println("静态代码块执行");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person("bit",10);
        System.out.println("============================");
        Person person2 = new Person("gaobo",20);
    }
}

//
静态代码块执行
实例代码块执行
构造方法执行
============================
实例代码块执行
构造方法执行
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
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 TestDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("张三",19);
        System.out.println("===========================");
        Student student2 = new Student("gaobo",20);
}


//
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:
  • 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
  • 父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行
  • 子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行
  • 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

关于不同包中的继承可见性

// 为了掩饰基类中不同访问权限在子类中的可见性,为了简单类B中就不设置成员方法了
// extend01包中
public class B {
    private int a;
    protected int b;
    public int c;
    int d;
}
// extend01包中
// 同一个包中的子类
public class D extends B{
    public void method(){
        // super.a = 10; // 编译报错,父类private成员在相同包子类中不可见
        super.b = 20; // 父类中protected成员在相同包子类中可以直接访问
        super.c = 30; // 父类中public成员在相同包子类中可以直接访问
        super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在相同包子类中可以直接访问
    }
}
// extend02包中
// 不同包中的子类
public class C extends B {
    public void method(){
        // super.a = 10; // 编译报错,父类中private成员在不同包子类中不可见
        super.b = 20; // 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
        super.c = 30; // 父类中public修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
        //super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包子类中不能直接访问
    }
}
// extend02包中
// 不同包中的类
public class TestC {
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C();
        c.method();
        // System.out.println(c.a); // 编译报错,父类中private成员在不同包其他类中不可见
        // System.out.println(c.b); // 父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问
        System.out.println(c.c); // 父类中public成员在不同包其他类中可以直接访问
        // System.out.println(c.d); // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包其他类中不能直接访问
    }
}

Java中的继承

注意: Java 中不支持多继承
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进行继承

我们平时是用的 String 字符串类 , 就是用 final 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 )
多态
多态的概念:通俗来说,就是多种形态, 具体点就是去完成某个行为,当不同的对象去完成时会产生出不同的状 态。
java 中要实现多态,必须要满足如下几个条件,缺一不可:
  • 1. 必须在继承体系下
  • 2. 子类必须要对父类中方法进行重写
  • 3. 通过父类的引用调用重写的方法
多态体现:在代码运行时,当传递不同类对象时,会调用对应类中的方法。
public class Animal {
    String name;
    int age;
    public Animal(String name, int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name + "吃饭");
    }
}
public class Cat extends Animal{
    public Cat(String name, int age){
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println(name+"吃鱼~~~");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name, int age){
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println(name+"吃骨头~~~");
    }
}
///分割线///
public class TestAnimal {
// 编译器在编译代码时,并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法
// 等程序运行起来后,形参a引用的具体对象确定后,才知道调用那个方法
// 注意:此处的形参类型必须时父类类型才可以
    public static void eat(Animal a){
        a.eat();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("元宝",2);
        Dog dog = new Dog("小七", 1);
        eat(cat);
        eat(dog);
    }
}
//
运行结果:
元宝吃鱼~~~
元宝正在睡觉
小七吃骨头~~~
小七正在睡觉

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