继承

Java使用extends关键字来实现继承:

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {...}
    public void setName(String name) {...}
    public int getAge() {...}
    public void setAge(int age) {...}
}

class Student extends Person {
    // 不用重复name和age字段/方法,
    // 只需要定义新增score字段/方法:
    private int score;

    public int getScore() { … }
    public void setScore(int score) { … }
}

通过继承,Student只需要编写额外的功能,不再需要重复代码

在OOP的术语中,把Person称为超类(super class),父类(parent class),基类(base class),把Student称为子类(subclass),扩展类(extended class)

继承树

注意在定义Person的时候,没有写extends。在Java中,没有明确写extends的类,编译器会自动加上extends Object。所以,任何类,除了Object,都会继承自某个类。Object<---Person<---Student

Java只允许一个class继承自一个类,因此,一个类有且仅有一个父类。只有Object特殊,它没有父类

protected

private类型的属性或方法不能被继承
public、protected类型的属性或方法一定可以被继承
package/defalut 类型要看子类是否和父类在一个包

子类无法访问父类的private字段或者private方法。例如,Student类就无法访问Person类的nameage字段:

class Person {
    private String name;
    private int age;
}

class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello, " + name; // 编译错误:无法访问name字段
    }
}

为了让子类可以访问父类的字段,需要把private改为protected。用protected修饰的字段可以被子类访问:

class Person {
    protected String name;
    protected int age;
}

class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello, " + name; // 通过
    }
}

因此,protected关键字可以把字段和方法的访问权限控制在继承树内部,一个protected字段和方法可以被其子类,以及子类的子类所访问

super

super关键字表示父类(超类)。子类引用父类的字段时,可以用super.fieldName。例如:

class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello, " + super.name;
    }
}

实际上,这里使用super.name,或者this.name,或者name,效果都是一样的。编译器会自动定位到父类的name字段

必须使用super的时候

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("Xiao Ming", 12, 89);
    }
}

class Person {
    protected String name;
    protected int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

class Student extends Person {
    protected int score;

    public Student(String name, int age, int score) {
        this.score = score; 
    }
}

编译错误,Student的构造方法中,无法调用Person的构造方法

这是因为在Java中,任何class的构造方法,第一行语句必须是调用父类的构造方法。如果没有明确地调用父类的构造方法,编译器会自动加一句super();,所以,Student类的构造方法实际上是这样:

class Student extends Person {
    protected int score;

    public Student(String name, int age, int score) {
        super(); // 自动调用父类的构造方法
        this.score = score;
    }
}

但是,Person类并没有无参数的构造方法,因此,编译失败

解决方法是调用Person类存在的某个构造方法。例如:

class Student extends Person {
    protected int score;

    public Student(String name, int age, int score) {
        super(name, age); // 调用父类的构造方法Person(String, int)
        this.score = score;
    }
}

结论:如果父类没有默认的构造方法,子类就必须显式调用super()并给出参数以便让编译器定位到父类的一个合适的构造方法。

子类不会继承任何父类的构造方法。子类默认的构造方法是编译器自动生成的,不是继承的。

向上转型

如果一个引用变量的类型是Student,那么它可以指向一个Student类型的实例:

Student s = new Student();

如果一个引用类型的变量是Person,那么它可以指向一个Person类型的实例:

Person p = new Person();

如果Student是从Person继承下来的,那么一个引用类型为Person的变量可以指向Student类型的实例.

Person p = new Student();

这是因为Student继承自Person,因此,它拥有Person的全部功能。

这种把一个子类类型安全地变为父类类型的赋值,被称为向上转型(upcasting)

向上转型实际上是把一个子类型安全地变为更加抽象的父类型:

Student s = new Student();
Person p = s; // upcasting, ok
Object o1 = p; // upcasting, ok
Object o2 = s; // upcasting, ok

继承树是Student > Person > Object所以,可以把Student类型转型为Person,或者更高层次的Object

向下转型instanceof

和向上转型相反,如果把一个父类类型强制转型为子类类型,就是向下转型(downcasting)。例如:

Person p1 = new Student(); // upcasting, ok
Person p2 = new Person();
Student s1 = (Student) p1; // ok
Student s2 = (Student) p2; // runtime error! ClassCastException!

Person类型p1实际指向Student实例,Person类型变量p2实际指向Person实例。在向下转型的时候,把p1转型为Student会成功,因为p1确实指向Student实例,把p2转型为Student会失败,因为p2的实际类型是Person,不能把父类变为子类,因为子类功能比父类多,多的功能无法凭空变出来。

因此,向下转型很可能会失败。失败的时候,Java虚拟机会报ClassCastException

为了避免向下转型出错,Java提供了instanceof操作符,可以先判断一个实例是不是某种类型:

Person p = new Person();
System.out.println(p instanceof Person); // true
System.out.println(p instanceof Student); // false

Student s = new Student();
System.out.println(s instanceof Person); // true
System.out.println(s instanceof Student); // true

Student n = null;
System.out.println(n instanceof Student); // false

instanceof实际上判断一个变量所指向的实例是否是指定类型,或者这个类型的子类。如果一个引用变量为null,那么对任何instanceof的判断都为false

利用instanceof,在向下转型前可以先判断:

Person p = new Student();
if (p instanceof Student) {
    // 只有判断成功才会向下转型:
    Student s = (Student) p; // 一定会成功
}

从Java 14开始,判断instanceof后,可以直接转型为指定变量,避免再次强制转型。例如,对于以下代码:

Object obj = "hello";
if (obj instanceof String) {
    String s = (String) obj;
    System.out.println(s.toUpperCase());
}

可以改写如下:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "hello";
        if (obj instanceof String s) {
            // 可以直接使用变量s:
            System.out.println(s.toUpperCase());
        }
    }
}
使用`instanceof variable`这种判断并转型为指定类型变量的语法时,必须打开编译器开关`--source 14`和`--enable-preview`

区分继承和组合

在使用继承时,要注意逻辑一致性。
设一个吧Book

class Book {
    protected String name;
    public String getName() {...}
    public void setName(String name) {...}
}

这个Book类也有name字段,那能不能让Student继承自Book

class Student extends Book {
    protected int score;
}

显然,从逻辑上讲,这是不合理的,Student不应该从Book继承,而应该从Person继承。

因为StudentPerson的一种,它们是is关系,而Student并不是Book。实际上StudentBook的关系是has关系。

具有has关系不应该使用继承,而是使用组合,即Student可以持有一个Book实例:

class Student extends Person {
    protected Book book;
    protected int score;
}

继承是is关系,组合是has关系。

Last modification:March 23rd, 2020 at 02:55 pm
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