Java学习篇
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继承篇
为什么需要继承?
继承概念
继承的语法
父类成员访问
super关键字
子类构造方法
super和this的比较
再谈初始化
protected 关键字
继承方式
final 关键字
继承与组合
继承篇
为什么需要继承?
Java中使用类对现实世界中实体来进行描述,类经过实例化之后的产物对象,则可以用来表示现实中的实体,但是现实世界错综复杂,事物之间可能会存在一些关联,那在设计程序时就需要考虑。比如:狗和猫,它们都是一个动物。我们现在就可以创建一个猫类和狗类。
class Dog{ public String name; public int age; //构造方法来初始化成员变量 public Dog(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; } //来打印成员变量 public void show(){ System.out.println("name:"+this.name+"age:"+this.age); }}class Cat{ public String name; public int age; //构造方法来初始化成员变量 public Cat(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; } //来打印成员变量 public void show(){ System.out.println("name:"+this.name+"age:"+age); }}
有细心的小伙伴会发现,这两个类有很多共同之处:成员变量,show方法。因此Java就提出了继承的概念,把共同的代码放到一起组成一个新的类。 继承是专门用来进行共性抽取,实现代码复用。
继承概念
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。
我们还是拿上面的例子,狗和猫都是动物,那么我们就可以将共性的内容进行抽取,然后采用继承的思想来达到共用。
继承的语法
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:
class 子类 extends 父类 { // ... }
那么上面的代码就可以改成下面这样:
class Animol{ //这些成员变量和成员方法都是Dog和Cat共有的,因此放到父类 public String name; public int age; public void show(){ System.out.println("name:"+this.name+"age:"+age); }}// 子类 extends 父类class Dog extends Animol{ //构造方法来初始化成员变量 public Dog(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; }}// 子类 extends 父类class Cat extends Animol{ //构造方法来初始化成员变量 public Cat(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; }}
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 2. 子类继承父类之后,必须要新添加自己特有的成员,体现出与父类的不同,否则就没有必要继承了(这是在实际应用当中,而我们上面的代码只是演示,因此就不需要满足。如果是在写一个项目就需要满足上面的条件)。
父类成员访问
在继承体系中,子类将父类中的方法和字段(成员变量)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?下面我们就来学习在子类中访问父类成员和方法。
class Animol{ public String name; public int age;}class Dog extends Animol{ public String character; public void method() { name = "dabai"; // 访问从父类中继承下来的name age = 5; // 访问从父类中继承下来的age character = "忠诚"; // 访问子类自己的character }}
但是还有一种情况:当子类的变量名和父类的变量名冲突时,优先访问子类的变量。
class Animol{ public String name; public int age;}class Dog extends Animol{ public String name; public void method() { name = "dabai"; // 访问子类自己的name age = 5; // 访问从父类中继承下来的age }}
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。
public class Test { public static void main(String[] args){ Dog dog = new Dog(); dog.show(); }}class Animol{ public String name = "dabai"; public int age = 5;}class Dog extends Animol{ public String name = "huahua"; public void show(){ //由于编译器会默认加上this,因此我们写了也没问题,不是因为这个引起的, //但是如果我们把这个show方法放到Animol,那么就会打印dabai, //因为this是指向当前对象的引用 System.out.println("name:"+this.name+" age:"+this.age); }}
如果把show方法放到Animol中会不会发生我们所预料的情况呢?
从上面的结果来看我们的猜测是对滴。这样的结果就是this造成的。
同样成员方法的访问也是如此: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;反之,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。 通过子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。
总结:父类成员的访问就是一句话,先在子类找,子类没找到,就找父类,都没找到就报错。(当父类方法与子类方法形成重载时,通过传递的参数来进行区分,但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,重写后面在学习)
但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?Java就提供了super这个关键字来访问父类成员。
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 Test { public static void main(String[] args){ Dog dog = new Dog(); dog.show(); }}class Animol{ public String name = "dabai"; public int age = 5;}class Dog extends Animol{ public String name = "huahua"; public void show(){ System.out.println("name:"+super.name+" age:"+super.age); }}
注意:super只能在非静态方法中使用。因为super也是要依赖与对象。
子类构造方法
父子父子,先有父再有子,即:子类对象在构造时,需要先调用父类构造方法,然后执行子类的构造方法。
class Animol{ public String name = "dabai"; public int age = 5; //因为我们没有写构造方法,编译器默认提供一个不带参数的构造方法}class Dog extends Animol{ public String name = "huahua"; public Dog(String name, int age){ //因为我们没有写super()这个构造方法, //编译器会自动把这个方法写到子类构造方法的第一行,就像下面这样 //super(); //父类的构造方法一定要放到子类构造方法的第一行 //我们也可以选择把super()这个方法手动加到第一行 this.name = name; this.age = age; }}
下面是部分错误的示例:
在子类构造方法中,并没有写任何关于父类构造的代码,但是在构造子类对象时,先执行父类的构造方法,然后执行子类的构造方法,是因为:子类对象中成员是有两部分组成的,父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 ,先要调用父类的构造方法,将从父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: 1. 若父类显式定义无参或者使用默认的构造方法(即没写构造方法),在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用,即调父类构造方法 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 。
super和this的比较
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?
【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,因为它们都是需要依赖对象。
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(有子类存在的情况下),但是this(...)用户不写则没有。
对this()与super()不能同时出现在构造方法中的最简单解释:假设我们现在有一个父类和一个子类,我们想要在子类的构造方法中调用this(),首先就得调用super(),把super()放在第一行,而this()也需要放在第一行,因此就会冲突!换种情况,先调用super()的话,就不满足,this()在第一行了,因此又冲突了!由上可知:super()和this()不能同时出现在构造方法中。
再谈初始化
还记得我们之前学过的代码块吗?我们简单回顾一下重要的代码块:实例代码块和静态代码块。在没有继承关系时的执行顺序是:静态代码块执行 ——>实例代码块执行——>构造方法执行 。
静态代码块先执行,并且只执行一次,在类加载阶段执行;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,最后构造方法才执行。
当父类和子类同时存在时,该怎么执行呢?
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。
下面我们就用代码来验证一下:
public class Test{ public static void main(String[] args){ Dog dog = new Dog(); }}class Animol{ public String name; public int age; public Animol(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; System.out.println("父类构造方法"); } { System.out.println("父类实例代码块"); } static{ System.out.println("父类静态代码块"); }}class Dog extends Animol{ public String character; public Dog(){ super("huahua",5); System.out.println("子类的构造方法"); } { System.out.println("子类的实例代码块"); } static{ System.out.println("子类的静态代码块"); }}
输出结果:
和我们的结论是一样的。
protected 关键字
在学习类和对象时,为了实现封装特性,Java中引入了访问限定符,主要限定:类或者类中成员能否在类外或者其他包中被访问。现在我们就来学习protected这个关键字,其实也就是学习不同包中的子类,这个理解就是有两个类,一个是子类,一个是父类,而这两个类在不同的包中。这就是不同包中的子类。
注意:在父类中被private修饰的成员变量或者方法只是不能被子类访问,但是继承还是没问题的。
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。比如下面这样:
但在Java中只支持以下几种继承方式:
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 。
final 关键字
final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类。类似我们在C语言中学习的const。
1. 修饰变量或字段,表示常量(即不能修改)。
2. 修饰类:表示此类不能被继承。
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) 。
继承与组合
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,因为汽车是由这些部件组成的。汽车中有这些东西。
// 轮胎类class Tire{ // ...}// 发动机类class Engine{ // ...}// 车载系统类class VehicleSystem{ // ...}//汽车有轮胎,发动机,车载系统(组成)class Car{ private Tire tire; // 可以复用轮胎中的属性和方法 private Engine engine; // 可以复用发动机中的属性和方法 private VehicleSystem vs; // 可以复用车载系统中的属性和方法 // ...}// 奔驰是汽车(继承)class Benz extends Car{ // 将汽车中包含的:轮胎、发送机、车载系统全部继承下来}
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。
好啦!本期Java继承篇的内容就已经学习完了。下一期我们再一起学习吧!