**什么是繼承？** 繼承也是面向對象的重要特性之一。顧名思義，繼承就是指從已有的類中派生出新類的動作。新的類能吸收已有類的數據屬性和行為，并能擴展新的能力。 而通俗一點的來說，就是指Java中可以通過繼承的方式，從現有的類派生出新的類。該現有類被稱為超類(父類)，而派生出的新類就被稱為子類(派生類)。 首先，子類能夠訪問繼承超類當中的所有非私有的方法和成員變量；其次，還可以在父類原有的成員的基礎上添加一些新的方法和域，或者對父類的方法進行覆寫(override)。 所有通常也這樣講：父類是子類的一般化表現形式；而子類是父類的特有化表現形式。 Java中使用關鍵字“extends”用于聲明一個類繼承自另一個類。 **繼承的體現** 首先，假定我們自定義了一個雇員類“Employee”： ~~~ package com.tsr.j2seoverstudy.extends_demo; public class Employee { private String name; // 姓名 private int salary; // 收入 public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getSalary() { return salary; } public void setSalary(int salary) { this.salary = salary; } } ~~~ 一個部門中，雇員通常分為經理和普通雇員。二者之間大部分的行為相似，但可能在收入上略有不同。 假設普通雇員的收入來源為工資，而經理的收入結構則是由工資 + 績效獎金構的。于是這個時候，原有的雇員類就不足以描述經理了。 于是，使用繼承從原有的雇員類中派生出一個新的經理類“Manager”： ~~~ package com.tsr.j2seoverstudy.extends_demo; public class Manager extends Employee { // 子類新的特有實例域:績效獎金 private int bonus; public int getBonus() { return bonus; } public void setBonus(int bonus) { this.bonus = bonus; } } ~~~ ** ** **繼承的特性** **1、子類會繼承超類當中的方法以和實例域** ~~~ package com.tsr.j2seoverstudy.extends_demo; public class JavaExtendsDemo { public static void main(String[] args) { Manager m = new Manager(); m.setName("張經理"); System.out.println(m.getName()); m.setBonus(20000); System.out.println(m.getBonus()); } } ~~~ 在這里可以看到的是，我們在派生類“Manager”當中并沒有定義成員變量“name”，也沒有定義其相關的set/get方法。 但是我們仍然可以通過“Manager”類對這些成員進行訪問，正是因為繼承的機制帶來的。 “Manager”繼承自“Employee”類，所以“Emoloyee”類當中的所有非私有化的成員都被隱式的繼承到了子類“Manager”當中。 **2、方法覆寫(override)** 前面我們已經說過了，經理的收入結構為：工資 + 獎金。所以“Employee”類當中獲取雇員收入的方法“getSalary”就不適用于描述經理的收入了。 對于“Manager”類中，“getSalary”方法返回的值應當是：salary + bonus。這時候就涉及到繼承中一個重要的知識點：方法覆寫(override) 覆寫是指：除方法體以外，方法的所有聲明都當與父類中相同，而方法的訪問修飾符只能比父類更加寬松。 一定要牢記覆寫的規則，才不會再使用時出錯。下面通過一道網上看見的華為的面試題，來更形象的理解一下覆寫的概念： ~~~ package com.tsr.j2seoverstudy.extends_demo; /* * QUESTION NO: 3 *1. class A { *2. protected int method1(int a, int b) { return 0; } *3. } * * Which two are valid in a class that extends class A? (Choose two) * A. public int method1(int a, int b) { return 0; } * B. private int method1(int a, int b) { return 0; } * C. private int method1(int a, long b) { return 0; } * D. public short method1(int a, int b) { return 0; } * E. static protected int method1(int a, int b) { return 0; } */ public class Test { } class A { protected int method1(int a, int b) { return 0; } } class B extends A { // 合法，通過提高訪問權限(protected → public)的方式覆寫父類方法。 public int method1(int a, int b) { return 0; } // 不合法，注意覆寫的規則：方法的訪問修飾符只能比父類更加寬松。 private int method1(int a, int b) { return 0; } // 合法，但并不是方法覆寫。而僅僅是在類B中，針對繼承的方法method1進行了重載; private int method1(int a, long b) { return 0; } // 不合法，首先方法返回類型不能作為方法重載的標示。那么就只能是覆寫的情況，但覆寫要求：除方法體外，方法所有聲明都與父類中相同。 public short method1(int a, int b) { return 0; } // 不合法，同樣還是因為方法聲明與父類不同。 static protected int method1(int a, int b) { return 0; } } ~~~ ** ** **3、引用父類關鍵字“super”** 我們在第2點特性中說到，對于“Manager”類中，“getSalary”方法返回的值應當是：salary + bonus。也就是說“Manager”類中，“getSalary”的實現應當為： ~~~ public int getSalary(){ return bonus + salary; } ~~~ 但實際上，這樣做肯定是行不通的，因為salary在父類中被聲明為私有的。所以在子類中是無法直接進行訪問的。 所以，我們只能通過父類中，針對于該成員變量提供的訪問方法“getSalary”獲取它的值。所以可能正確的實現應該是： ~~~ @Override public int getSalary() { return getSalary() + bonus; } ~~~ 但因為我們本身已經根據新的需求對該方法進行了覆寫，所有這樣做也是行不通的。 這是因為通過方法的覆寫，“Employee”類當中已經有了自己特有的“getSalary”方法，所以上面的做法實際上是在讓“getSalary”不斷的調用自身，直到程序崩潰。 想要調用到父類當中的成員，就可以使用Java的關鍵字之一：super。 super是Java提供的一個用于只是編譯器調用超類成員的特殊關鍵字。所以修改后的“getSalary”方法應當為： ~~~ @Override public int getSalary() { return super.getSalary() + bonus; } ~~~ **4、多態以及動態綁定** **多態**是指：同一事物根據上下文環境不同使用不同定義的能力。例如我們熟悉的重載、覆寫都是多態的一種體現。多態是面向對象的又一重要特性。 而多態在Java里繼承中的體現形式，主要分別為： - 對象的多態：例如我們定義了一個超類動物類"Animal"，其中老虎類"Tiger"和魚類"Fish"都繼承自"Animal"。這就是一種類的對象的多態體現。因為一個動物(Animal)構造出的對象既可以是一頭老虎"Tiger"，也可以是一條魚“Fish”。 - 方法的多態：假設動物類“Animal”提供了一個動物呼吸的方法“Breath”。但因為老虎和魚的呼吸方式是不同的，老虎用肺呼吸，而魚通過腮呼吸。所以我們需要分別在對應的子類中覆寫“Breath”方法。這也方法的多態的一種體現形式。 **動態綁定**是指：程序在運行期(而不是編譯時期)根據對象的具體類型進行綁定，所以又被稱為運行時綁定。動態綁定的執行過程大概為： 1、首先，編譯器首先查看并獲取到對象的聲明類型和方法名； 然后在其聲明類型對應的相應類及其超類的方法表進行查找； 最終搜索出所有方法聲明為“pulbic”的對應方法名的方法，得到所有可能被執行的候選方法。 注：方法表也就是指，當一個類第一次運行，被類裝載器(classloader)進行裝載工作時，其自身及其超類的所有方法信息都會被加載到內存中的方法區內。 2、編譯器將查看調用方法時傳入的參數的類型。 如果在執行第一步工作中所獲得的所有候選方法中，存在一個與提供的參數類型完全符合，則會決定綁定調用該方法。 這個過程被稱為重載解析。也就可以明白：用重載表現的多態，其動態綁定的解析工作就是這樣完成的。 另外，由于Java允許類型轉換，所以這一步過程可能會很復雜。 如果沒有找到與參數類型匹配的方法，或者經過類型轉換過后有多個匹配的方法，則會報告編譯錯誤。 注：方法名+參數列表 = 方法簽名。所以前面我們談到的方法的覆寫規則也可以理解為：方法簽名必須與父類相同，訪問修飾符只能更寬松。 但值得注意的是，方法返回類型不是方法簽名的一部分。在JDK1.5之前，要求覆寫時，返回類型必須相同。 而在這之后的版本中，覆寫允許將父類返回類型的子類作為返回類型，這被稱為**協變返回類型**。 ???? 3、與之對應的：如果是被聲明為private、static、final的方法或構造器，編譯器將可以直接的準確知道應當調用的方法。這種方式又被稱為靜態綁定。 4、如果采用的是動態綁定的方式。當程序運行時，一定會選擇：對象引用所指向的實際對象所屬類型中，最合適的方法。 這也是為什么在繼承中，子類覆寫超類中的方法后。如果使用超類的類型進行聲明，而實際引用子類的對象的對象引用調用方法，會準確的調用到子類中覆寫后的方法的原因。 ~~~ package com.tsr.j2seoverstudy.extends_demo; public class Test { public static void main(String[] args) { Animal [] animals = new Animal[3]; animals[0] = new Animal(); animals[1] = new Tiger(); animals[2] = new Fish(); for (Animal animal : animals) { animal.breath(); } } } class Animal{ void breath(){ System.out.println("動物呼吸"); } } class Tiger extends Animal{ @Override void breath() { System.<span style="font-size:12px;">out</span>.println("老虎用肺呼吸"); } } class Fish extends Animal{ @Override void breath() { System.out.println("魚用腮呼吸"); } } /* 運行結果為： 動物呼吸 老虎用肺呼吸 魚用腮呼吸 */ ~~~ **5、繼承結構：單繼承和多重繼承** Java中不支持多繼承。其繼承結構分為：單繼承和多重繼承。 顧名思義，單繼承也就是指：一個類只能繼承自一個超類。 而多重繼承則是指：C類繼承自B類，而B類繼承自A類這樣的繼承層次結構。 多重繼承的應用是很常見的。還是以動物為例，老虎繼承自動物。而老虎可能又分為東北虎之類的很多品種，那么新定義的東北虎類就應該繼承老虎類。 這就是多重繼承的一種常見體現形式。 6、繼承體系中子類的構造過程 ~~~ package com.tsr.j2seoverstudy.extends_demo; public class JavaExtendsDemo { public static void main(String[] args) { Son s = new Son(); } } class Far{ Far(){ System.out.println("父類構造初始化.."); } } class Son extends Far{ Son() { //這里有一個隱式的構造語句:super()，調用父類的構造初始化工作.. System.out.println("子類構造初始化.."); } } /* 運行結果為: 父類構造初始化.. 子類構造初始化.. */ ~~~ 也就是說，子類的構造過程是依賴于父類的，當開始子類的構造工作之前，會先完成其所屬超類的對象構造工作。 這是理所應當的，因為我們已經知道子類的很多屬性與方法是依賴于父類的，如果在此之前不先完成父類的構造工作，對于子類的使用就很容易引起錯誤。 ** ** **什么時候使用繼承？** 要了解什么使用繼承，首先我們應當知道使用繼承可以帶來的好處是什么： - 通過繼承構成體系，能讓程序的條理性更加清晰。 - 若出現特殊需求，子類可以較方便的改動父類的實現。 - 最大的好處在于方便實現代碼的復用，減少了編碼工作。 所以，最長在什么時候使用繼承呢？ 1、聲名遠揚的“IS-A”關系 例如上面說到的“經理是一個雇員”，“老虎是一種動物”都是歸屬于這種關系。 2、想要通過繼承實現多態 以一段代碼更好理解，假如我們的程序提供了一個接口用于獲取動物的奔跑速度： ~~~ int getSpeed(Animal animal){ return animal.getRunSpeed(); } ~~~ 通過繼承，通過這樣簡單的代碼。只要傳入的參數對象的類型位于該Animal的繼承體系當中，就可以通過動態綁定的機制正確獲取到其奔跑速度。 這實際上也是”策略設計模式“的一種體現方式。而如果假設不使用繼承的話，就需要提供對應數量的方法來分別獲取不同動物的奔跑速度。 但與此同時，繼承也有一定的弊端： - 類繼承是在編譯時刻靜態定義的，所以無法在運行時改變繼承類的實現。 - 通過繼承的復用方式被稱為“白箱復用"，因為父類的實現細節對子類可見。 - 父類通常都至少定義了子類的部分行為，所以父類的改變都有可能影響到子類的使用。 所以，正如這個世界上任何事物都有兩面性一樣，對于繼承的使用還是應該結合實際情況作出最適合的決定。