Java基礎教程之繼承詳解

2019-11-26 15:26:32

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

繼承(inheritance)是面向對象的重要概念。繼承是除組合(composition)之外，提高代碼重復可用性(reusibility)的另一種重要方式。我們在組合(composition)中看到，組合是重復調用對象的功能接口。我們將看到，繼承可以重復利用已有的類的定義。

類的繼承

我們之前定義類的時候，都是從頭開始，詳細的定義該類的每一個成員。比如下面的Human類:

復制代碼代碼如下:

class Human
{
   /**
     * accessor
     */
    public int getHeight()
    {
       return this.height;
    }

    /**
     * mutator
     */
    public void growHeight(int h)
    {
        this.height = this.height + h;
    }

    /**
     * breath
     */
    public void breath()
    {
        System.out.println("hu...hu...");
    }

private int height;
}

從上面的類定義，我們可以了解該類的所有細節: 該類的數據成員，該類的方法，該類的接口。

現在要定義一個新的類，比如Woman類，并假設Woman與Human類相當類似：

Human & Woman

我們可以像以前一樣，從頭開始，完整的定義Woman類:

復制代碼代碼如下:

class Woman
{
    /**
     * accessor
     */
    public int getHeight()
    {
       return this.height;
    }

    /**
     * mutator
     */
    public void growHeight(int h)
    {
        this.height = this.height + h;
    }

    /**
     * breath
     */
    public void breath()
    {
        System.out.println("hu...hu...");
    }

    /**
     * new method
     */
    public Human giveBirth()
    {
        System.out.println("Give birth");
        return (new Human(20));
    }

private int height;
}

一個程序員在寫上面程序的時候，會有很大的煩惱。許多定義都曾在Human類中寫過，但我們還要重新敲一遍。Woman類只新增了一個giveBirth()方法 (該方法創建并返回一個新的Human對象)。

利用繼承，我們可以避免上面的重復。讓Woman類繼承自Human類，Woman類就自動擁有了Human類中所有public成員的功能。

我們用extends關鍵字表示繼承:

復制代碼代碼如下:

class Woman extends Human
{
    /**
     * new method
     */
    public Human giveBirth()
    {
        System.out.println("Give birth");
        return (new Human(20));
    }
}

這樣，我們就省去了大量的輸入。通過繼承，我們創建了一個新類，叫做衍生類(derived class)。被繼承的類(Human)稱為基類(base class)。衍生類以基類作為自己定義的基礎，并補充基類中沒有定義的giveBirth()方法。繼承關系可以表示為:

繼承: 箭頭指向基類

可以用以下Test類測試:

復制代碼代碼如下:

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Woman aWoman = new Woman();
        aWoman.growHeight(120);
        System.out.println(aWoman.getHeight());                                             
    }
}

衍生層

通過繼承，我們創建了Woman類。整個過程可以分為三個層次: 基類定義，衍生類定義，外部使用。

基類定義的層次就是正常的定義一個類，比如上面的Human類定義。

在外部使用者看來(比如Test類中創建Woman類對象)，衍生類有一個統一的外部接口:

對于外部使用者來說，上述接口就已經足夠了。僅從接口看，衍生類也沒有什么特別之處。

然而，當程序員在衍生類定義的層次時，就必須要小心:

首先，接口是混合的: getHeight()方法和growHeight()方法來自基類，giveBirth()方法則是在衍生類內部定義的。

還有更加復雜的地方。我們之前在類的內部可以自由訪問類的成員(利用this指代對象)。然而，當我們在Woman類的定義范圍內，我們無法訪問基類Human的private成員。我們記得private的含義: private的成員僅供該類內部使用。Woman類是一個不同于Human類的新類，所以位于Human類的外部。在衍生類中，不能訪問基類的private成員。

但有趣的是，我們的growHeight()和getHeight()方法依然可以運行。這說明基類的private成員存在，我們只是不能直接訪問。

為了清晰概念，我們需要了解衍生類對象的生成機制。當我們創建一個衍生類的對象時，Java實際上先創建了一個基類對象(subobject)，并在基類對象的外部(注意，這里是基類對象的外部，衍生類對象的內部)，增加衍生類定義的其他成員，構成一個衍生類對象。外部使用者能看到的，就是基類和衍生類的public成員。如下圖:

基類對象與衍生類對象

圖中黃色為基類對象。基層的成員之間可以互相訪問 (利用Human類定義中的this指代基類對象)。

藍色部分為衍生對象新增的內容，我將這部分稱為衍生層。藍色和黃色部分共同構成衍生對象。衍生層的成員可以相互訪問(Woman定義中的this)。更進一步，我們還可以訪問基層中public的成員。為此，我們用super關鍵字來指代基類對象，使用super.member的方式來表示基層的(public)成員。

當我們位于衍生層時(也就是在定義Woman類時)，不能訪問紅色的基層private成員。當我們位于外部時，既不能訪問紫色的衍生層private成員，也不能訪問紅色的基層private成員。

(衍生層的private成員有訪問禁忌，所以標為斜線?；鶎拥膒rivate成員訪問禁忌最多，所以標為交叉斜線)

super和this類似，也是隱式參數。我們在類定義的不同層次時，this會有不同的含義。要小心的使用this和super關鍵字。

(Java并不強制使用this和super。Java在許多情況下可以自動識別成員的歸屬。但我覺得這是個好習慣。)

protected

我們之前介紹了兩個訪問權限相關的關鍵字，private和public，它們控制了成員的外部可見性?，F在，我們介紹一個新的訪問權限關鍵字: protected。

標為protected的成員在該類及其衍生類中可見。這個概念很容易理解，就是說，基類的protected成員可以被衍生層訪問，但不能被外部訪問，如下圖:

方法覆蓋

衍生類對象的外部接口最終由基類對象的public成員和衍生層的public成員共同構成。如果基類public成員和衍生層的public成員同名，Java接口中呈現的究竟是哪一個呢?

我們在構造方法與方法重載中已經提到，Java是同時通過方法名和參數列表來判斷所要調用的方法的。方法是由方法名和參數列表共同決定的。上述問題中，如果只是方法名相同，而參數列表不同，那么兩個方法會同時呈現到接口，不會給我們造成困擾。外部調用時，Java會根據提供的參數，來決定使用哪個方法 (方法重載)。

如果方法名和參數列表都相同呢？在衍生層時，我們還可以通過super和this來確定是哪一個方法。而在外部時，我們呈現的只是統一接口，所以無法同時提供兩個方法。這種情況下，Java會呈現衍生層的方法，而不是基層的方法。

這種機制叫做方法覆蓋(method overriding)。方法覆蓋可以被很好的利用，用于修改基類成員的方法。比如，在衍生層，也就是定義Woman時，可以修改基類提供的breath()方法:

復制代碼代碼如下:

class Woman extends Human
{/**
     * new method
     */
    public Human giveBirth()
    {
        System.out.println("Give birth");
        return (new Human(20));
    }

    /**
     * override Human.breath()
     */
    public void breath()
    {
        super.breath();
        System.out.println("su...");
    }
}

注意，此時我們位于衍生層，依然可以通過super來調用基類對象的breath()方法。當我們外部調用Woman類時，由于方法覆蓋，就無法再調用基類對象的該方法了。

方法覆蓋保持了基類對象的接口，而采用了衍生層的實現。

構造方法

在了解了基類對象和衍生層的概念之后，衍生類的構造方法也比較容易理解。

我們要在衍生類的定義中定義與類同名的構造方法。在該構造方法中:

1.由于在創建衍生對象的時候，基類對象先被創建和初始化，所以，基類的構造方法應該先被調用。我們可以使用super(argument list)的語句，來調用基類的構造方法。

2.基類對象創建之后，開始構建衍生層 (初始化衍生層成員)。這和一般的構建方法相同，參考構造方法與方法重載

比如下面的程序中，Human類有一個構造方法:

復制代碼代碼如下:

class Human
{

    /**
     * constructor
     */
    public Human(int h)
    {
        this.height = h;
    }

    /**
     * accessor
     */
    public int getHeight()
    {
       return this.height;
    }

    /**
     * mutator
     */
    public void growHeight(int h)
    {
        this.height = this.height + h;
    }

    /**
     * breath
     */
    public void breath()
    {
        System.out.println("hu...hu...");
    }

private int height;
}

衍生類Woman類的定義及其構造方法:

復制代碼代碼如下:

class Woman extends Human
{
    /**
     * constructor
     */
    public Woman(int h)
    {
        super(h); // base class constructor
        System.out.println("Hello, Pandora!");
    }

    /**
     * new method
     */
    public Human giveBirth()
    {
        System.out.println("Give birth");
        return (new Human(20));
    }

    /**
     * override Human.breath()
     */
    public void breath()
    {
        super.breath();
        System.out.println("su...");
    }
}

總結

extends

method overriding

protected

super.member, super()

上一篇：Java基礎教程之類數據與類方法

下一篇：Java基礎教程之包(package)