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java中的继承详解

继承的描述

在现实生活中,继承一般指的是子女继承父辈的财产。在程序中,继承描述的是事物之间的所属关系,通过继承可以使多种事物之间形成一种关系体系。例如猫和狗都属于动物,程序中便可以描述为猫和狗继承自动物,同理,波斯猫和巴厘猫继承自猫,而沙皮狗和斑点狗继承自狗。这些动物之间会形成一个继承体系,具体如下图所示。

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在Java中,类的继承是指在一个现有类的基础上去构建一个新的类,构建出来的新类被称作子类,现有类被称作父类,子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。在程序中,如果想声明一个类继承另一个类,需要使用extends关键字。

通过 extends 关键字让类与类之间产生继承关系。

多个类中存在相同属性和行为时,将这些内容抽取到单独一个类中,那么多个类无需再定义这些属性和行为,只要继承那个类即可。多个类可以称为子类,单独这个类称为父类或者超类。

注意事项:

  • 子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。
  • 子类无法继承父类中私有的内容。
  • 父类怎么来的?共性不断向上抽取而来的。

示例:

class Person{
    String name;
    int age ;
}
class Student extends Person{
    void study(){
        System.out.println("student study..." + age);
    }
}
class Worker extends Person{
    void work(){
        System.out.println("worker work..." + age);
    }
}
class ExtendDemo{
    public static void main(String[] args){
        Student s = new Student();
        s. name = "zhangsan" ;
        s. age = 20;
        s.study();
        Worker w = new Worker();
        w. name = "lisi" ;
        w. age = 30;
        w.work();
    }
}

运行结果:

1491308047866

好处:

  • 继承的出现提高了代码的复用性。
  • 继承的出现让类与类之间产生了关系,提供了多态的前提。

继承的特点

在类的继承中,需要注意一些问题,具体如下:

1.在Java中,类只支持单继承,不允许多重继承,也就是说一个类只能有一个直接父类,例如下面这种情况是不合法的。

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2.多个类可以继承一个父类,例如下面这种情况是允许的。

1500704467099

3.在Java中,多层继承是可以的,即一个类的父类可以再去继承另外的父类,例如C类继承自B类,而B类又可以去继承A类,这时,C类也可称作A类的子类。例如下面这种情况是允许的。

1500704487847

4.在Java中,子类和父类是一种相对概念,也就是说一个类是某个类父类的同时,也可以是另一个类的子类。例如上面的示例中,B类是A类的子类,同时又是C类的父类。

Java只支持单继承,不支持多继承。一个类只能有一个父类,不可以有多个父类。
原因:因为多继承容易出现问题。两个父类中有相同的方法,子类到底要执行哪一个是不确定的。

示例:

class A{
    void show(){
        System.out.println("a" );
    }
}
class B{
    void show(){
        System.out.println("b" );
    }
}
class C extends B,A{
}

那么创建类C的对象,调用show方法就不知道调用类A中的show方法还是类B中的show方法。所以java不支持多继承,但将这种机制换了另一个安全的方式来体现,也就是多实现(后面会详细说明)。

Java支持多层继承(继承体系):

C继承B,B继承A,就会出现继承体系。多层继承出现的继承体系中,通常看父类中的功能,了解该体系的基本功能,建立子类对象,即可使用该体系功能。

定义继承需要注意:不要仅为了获取其他类中某个功能而去继承,类与类之间要有所属( "is a")关系。

super关键字&函数覆盖

在继承关系中,子类会自动继承父类中定义的方法,但有时在子类中需要对继承的方法进行一些修改,即对父类的方法进行重写。需要注意的是,在子类中重写的方法需要和父类被重写的方法具有相同的方法名、参数列表以及返回值类型。

当子类重写父类的方法后,子类对象将无法访问父类被重写的方法,为了解决这个问题,在Java中专门提供了一个super关键字用于访问父类的成员。例如访问父类的成员变量、成员方法和构造方法。

在子父类中,成员的特点体现:

成员变量

  • this和super的用法很相似
  • this代表本类对象的引用
  • super代表父类的内存空间的标识
  • 当本类的成员和局部变量同名用this区分
  • 当子父类中的成员变量同名用super区分父类

示例:

class Fu{
   private int num = 4;

   public int getNum(){
       return num ;
   }
}

class Zi extends Fu{
   private int num = 5;

   void show(){
       System.out.println(this.num + "..." + super.getNum());
   }
}

class ExtendDemo{
   public static void main(String[] args){
       Zi z = new Zi();
       z.show();
   }
}

运行结果

1491308096802

成员函数

当子父类中出现成员函数一模一样的情况,会运行子类的函数。这种现象,称为覆盖操作,这是函数在子父类中的特性。

在子类覆盖方法中,继续使用被覆盖的方法可以通过super.函数名获取。

函数两个特性:

  1. 重载,同一个类中。
  2. 覆盖,子类中,覆盖也称为重写,覆写,override。

示例:

class Fu{
   public void show(){
       System.out.println("fu show run" );
   }
}

class Zi extends Fu{
   public void show(){
       System.out.println("zi show run" );
   }
}

class ExtendDemo{
   public static void main(String[] args){
       Zi z = new Zi();
       z.show();
   }
}

运行结果:

1491308113418

什么时候使用覆盖操作?

当子类需要父类的功能,而功能主体子类有自己特有内容时,可以复写父类中的方法,这样,即沿袭了父类的功能,又定义了子类特有的内容。

示例:

class Phone{
   void call(){}
   void show(){
       System.out.println("number" );
   }
}

class NewPhone extends Phone{
   void show(){
       System.out.println("name" );
       System.out.println("pic" );
       super.show();
   }
}

class ExtendDemo{
   public static void main(String[] args){
       NewPhone p = new NewPhone();
       p.show();
   }
}

运行结果:

1491308129771

注意事项:

  • 父类中的私有方法不可以被覆盖
  • 父类为static的方法无法覆盖
  • 覆盖时,子类方法权限一定要大于等于父类方法权限

示例:

class Fu{
    public void show(){
        System.out.println("fu show run" );
    }
}

class Zi extends Fu{
    private void show(){
        System.out.println("zi show run" );
    }
}

class ExtendDemo{
    public static void main(String[] args){
        Zi z = new Zi();
        z.show();
    }
}

运行结果:

1491308142717

构造函数

子父类中构造函数的特点:在子类构造函数执行时,发现父类构造函数也运行了。
原因:在子类的构造函数中,第一行有一个默认的隐式语句:super();。
注意:如果使用super(4);语句调用父类的其他构造函数,那么默认的父类构造函数将不会再被调用。

示例:

class Fu{
    int num ;
    Fu(){
        num = 10;
        System.out.println("A fu run" );
    }
    Fu(int x){
        System.out.println("B fu run..." + x);
    }
}

class Zi extends Fu{
    Zi(){
        //super();//默认调用的就是父类中的空参数的构造函数
        System.out.println("C zi run " + num);
    }
    Zi(int x){
        super(4);
        System.out.println("D zi run " + x);
    }
}

class ExtendDemo{
    public static void main(String[] args){
        new Zi();
        System.out.println("-------------------" );
        new Zi(6);
    }
}

运行结果:

1491308168245

子类的实例化过程

子类中所有的构造函数默认都会访问父类中空参数的构造函数。因为每一个构造函数的第一行都有一条默认的语句super();。

为什么子类实例化的时候要访问父类中的构造函数呢?

那是因为子类继承了父类,获取到了父类中内容(属性),所以在使用父类内容之前,要先看父类是如何对自己的内容进行初始化的。

注意事项:

  • 当父类中没有空参数的构造函数时,子类的构造函数必须通过this或者super语句指定要访问的构造函数。
  • 子类构造函数中如果使用this调用了本类构造函数,那么默认的super();就没有了,因为super和this都只能定义在第一行,所以只能有一个。但是可以保证的是,子类中肯定会有其他的构造函数访问父类的构造函数。
  • super语句必须要定义在子类构造函数的第一行!因为父类的初始化动作要先完成。

示例:

class Fu{
    Fu(){
        super();
        //调用的是子类的show方法,此时其成员变量num还未进行显示初始化
        show();
        return;
    }
    void show(){
        System.out.println("fu show" );
    }
}
class Zi extends Fu{
    int num = 8;
    Zi(){
        super();
        //通过super初始化父类内容时,子类的成员变量并未显示初始化,等super()父类初始化完毕后,才进行子类的成员变量显示初始化
        return;
    }
    void show(){
        System.out.println("zi show..." + num);
    }
}
class ExtendDemo{
    public static void main(String[] args){
        Zi z = new Zi();
        z.show();
    }
}

运行结果:

1491308191041

总结:一个对象实例化过程,以

Person p = new Person();

为例

  1. JVM会读取指定的路径下的Person.class文件,并加载进内存,并会先加载Person的父类(如果有直接的父类的情况下)
  2. 在内存中开辟空间,并分配地址
  3. 并在对象空间中,对对象的属性进行默认初始化
  4. 调用对应的构造函数进行初始化
  5. 在构造函数中,第一行会先到调用父类中构造函数进行初始化
  6. 父类初始化完毕后,再对子类的属性进行显示初始化
  7. 再进行子类构造函数的特定初始化
  8. 初始化完毕后,将地址值赋值给引用变量

final关键字

final关键字可用于修饰类、变量和方法,它有“无法改变”或者“最终”的含义,因此被final修饰的类、变量和方法将具有以下特性:

  • final可以修饰类,方法,变量
  • final修饰的类不可以被继承
  • final修饰的方法不可以被覆盖
  • final修饰的变量是一个常量,只能被赋值一次
  • 为什么要用final修饰变量,其实,在程序中如果一个数据是固定的。那么直接使用这个数据就可以了,但是这种阅读性差,所以应该给数据起个名称。而且这个变量名称的值不能变化,所以加上final固定
  • 写法规范:常量所有字母都大写,多个单词,中间用_连接

示例1:

 //继承弊端:打破了封装性
 class Fu{
        void method(){
        }
 }

 class Zi extends Fu{
        public static final double PI = 3.14;
        void method(){
             System.out.println(PI);
        }
 }

 class FinalDemo{
        public static void main(String[] args){
             Zi zi = new Zi();
             zi.method();
        }
 }

运行结果:

1491308214198

示例2:

class FinalDemo{
    public static void main(String[] args){
        final int x = 4;
        x = 5;
    }
}

运行结果:

1491308228930

内存结构

静态绑定,当方法被 static private final三个关键字其中一个修饰,执行的静态绑定

动态绑定,方法执行的动态绑定

属性看变量的类型,Person.this.salary

public class TestChunApp
{

    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Manager();
          p.sing();
        //System.out.println(p);    //Person.this.salary
    }
}

class Person{
    private int salary = 10000;

    public static void sing(){
        System.out.println("忘情水");
    }
    int getSalary(){
        return salary;
    }
    public void printSalary(){
        System.out.println(salary);
    }
}

class Manager extends Person{
    int salary = 30000;

    public static void sing(){
        System.out.println("中国人");
    }
    public void printSalary(){
        System.out.println(getSalary());
    }
}
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