java面向对象编程【高级篇】之继承

🚀前言

大家好！我是 EnigmaCoder。
本文主要介绍java面向对象编程中的继承部分，包括定义、权限修饰符、特点、方法重写等。

🤔什么是继承？

在java中，继承是面向对象的三大特性之一，它允许一个类（称为子类或派生类）直接获取另一个类（称为父类或超类或基类）的属性和方法，从而实现代码重用和建立类之间的层次关系。

• 使用extends关键字完成继承，格式如下：

class A{}                      //父类A
class B extends A{}            //子类B继承父类A

• 子类能继承父类的非私有成员（成员变量、成员方法）。
• 子类的对象是由子类和父类共同完成的。

代码案例：

class Person {private String name;private int age;public void setName(String name){this.name=name;}public String getName(){return name;}public void setAge(int age){this.age=age;}public int getAge(){return age;}
}class Student extends Person{
}class Test{public static void main(String[] args){Student stu =new Student();stu.setName("张三");stu.setAge("18");System.out.println("姓名："+stu.getName()+"，年龄："+stu.getAge());}
}

运行结果：

姓名：张三，年龄：18

可见，通过继承的功能可以直接将父类中的操作拿到子类中使用，即使子类中没有定义任何操作。

当然，子类也可以定义自己的属性和方法，可以通过子类扩展父类的功能，例如：

class Student extends Person{private String school;public void setSchool(String school){this.school=school;}public String getSchool(){return school;} 
}

这样，主方法中也能setSchool()和getSchool()方法。

🌟权限修饰符

💯private 修饰符

• 访问权限：只能在定义它的类内部被访问。
• 使用场景：常用于隐藏类的内部数据和实现细节，防止外部直接访问和修改，保证数据的安全性和封装性。
• 示例代码：

class PrivateExample {// 私有成员变量private int privateVariable = 10;// 私有方法private void privateMethod() {System.out.println("This is a private method.");}public void accessPrivateMembers() {// 可以在类内部访问私有成员System.out.println(privateVariable);privateMethod();}
}public class Main {public static void main(String[] args) {PrivateExample example = new PrivateExample();// 以下代码会报错，因为不能在类外部访问私有成员// System.out.println(example.privateVariable); // example.privateMethod(); example.accessPrivateMembers();}
}

💯默认（无修饰符）

• 访问权限：也称为包访问权限，只能被同一个包中的类访问。
• 使用场景：当你希望某些类、方法或变量仅在同一个包内可见时使用，有助于组织和管理代码，将相关的类放在同一个包中并相互访问。
• 示例代码：

// 假设在 com.example 包下
package com.example;class DefaultExample {// 默认成员变量int defaultVariable = 20;// 默认方法void defaultMethod() {System.out.println("This is a default method.");}
}// 同一个包中的另一个类
class AnotherClassInSamePackage {public static void main(String[] args) {DefaultExample example = new DefaultExample();// 可以在同一个包中访问默认成员System.out.println(example.defaultVariable);example.defaultMethod();}
}

💯protected 修饰符

• 访问权限：可以被同一个包中的类访问，也可以被不同包中的子类访问。
• 使用场景：当你希望某个类的成员不仅能在同一个包中被访问，还能被不同包的子类继承和使用时使用。
• 示例代码：

// 假设在 com.parent 包下
package com.parent;public class ParentClass {// 受保护的成员变量protected int protectedVariable = 30;// 受保护的方法protected void protectedMethod() {System.out.println("This is a protected method.");}
}// 假设在 com.child 包下
package com.child;import com.parent.ParentClass;class ChildClass extends ParentClass {public void accessProtectedMembers() {// 可以在不同包的子类中访问受保护成员System.out.println(protectedVariable);protectedMethod();}
}public class Main {public static void main(String[] args) {ChildClass child = new ChildClass();child.accessProtectedMembers();}
}

💯public 修饰符

• 访问权限：可以被任何类访问，无论这些类是否在同一个包中，也无论它们是否存在继承关系。
• 使用场景：常用于定义公共的 API，如公共类、公共方法和公共常量等，方便其他类使用。
• 示例代码：

// 假设在 com.publicapi 包下
package com.publicapi;public class PublicExample {// 公共成员变量public int publicVariable = 40;// 公共方法public void publicMethod() {System.out.println("This is a public method.");}
}// 可以在任何包中的类中访问公共成员
public class Main {public static void main(String[] args) {PublicExample example = new PublicExample();System.out.println(example.publicVariable);example.publicMethod();}
}

💯归纳

权限修饰符	本类	同一个包中的类	不同包中的子类	不同包中的非子类
private	可以访问	不可访问	不可访问	不可访问
默认（无修饰符）	可以访问	可以访问	不可访问	不可访问
protected	可以访问	可以访问	可以访问	不可访问
public	可以访问	可以访问	可以访问	可以访问

🦜继承的特点

💯单继承

java只允许单继承，不能使用多重继承，即一个子类只能继承一个父类；也允许多层继承，即一个子类可以继承一个父类，这个父类也可以继承一个父类。

• 错误代码：

class A{}
class B{}
class C extends A,B{}    //同时继承两个类，代码错误

• 多层继承：

class A{}
class B extends A{}
class C extends B{}

💯Object类

在 Java 里，Object 类是所有类的父类，即每个类都直接或间接地继承自 Object 类。这意味着 Java 中的任何对象都能调用 Object 类所定义的方法。

• 顶级父类：作为 Java 类层次结构的顶端，所有类默认继承它，无需显式声明。
• 多态基础：由于所有类都继承自 Object 类，所以可以将任何对象赋值给 Object 类型的变量，为多态性提供了基础。

💯就近原则

在子类方法中访问其它成员，是依照就近原则的。

• 先子类局部范围找，然后子类成员范围找，然后父类成员范围找，如果都未找到就报错。

注意：如果子父类中，出现了重名成员，会优先使用子类的。如果想要在子类中使用父类的，就需要用到super关键字。

格式如下：

super.父类成员变量/父类成员方法

代码示例如下：

public class Test {public static void main(String[] args) {Zi zi=new Zi();zi.show();}
}
class Fu {String name="父类的name";public void run(){System.out.println("父类的run方法");}
}
class Zi extends Fu{String name="子类的name";public void show(){String name="show的name";System.out.println(name);//show的nameSystem.out.println(this.name);//子类的nameSystem.out.println(super.name);//父类的namesuper.run();//父类的run方法run();//子类的run方法}public void run(){System.out.println("子类的run方法");}}

运行结果：

show的name
子类的name
父类的name
父类的run方法
子类的run方法

✍️方法重写

当子类觉得父类中的某一个方法不好用，或者无法满足自己的需求时，子类可以重写一个方法名称、参数列表一样的方法，去覆盖父类的这个方法，这就是方法重写（声明不变，重新实现）。

• 代码示例：

public class Test {public static void main(String[] args) {Cat cat = new Cat();cat.eat();}
}class Cat extends Animal{@Overridepublic void eat() {System.out.println("猫吃鱼");}
}class Animal {public void eat() {System.out.println("动物吃东西");}
}

• 运行结果：

猫吃鱼

这段代码中，子类Cat继承父类Animal，子类中的eat方法重写了父类中的eat方法，所以输出结果为子类方法中的内容。

💯@Override

在 Java 里，@Override属于注解，其用途是告知编译器，我们打算对父类中的一个方法进行重写。

用途：

• 编译器检查：借助 @Override 注解，编译器会核查该方法是否确实重写了父类的方法。若没有重写，编译器就会报错，这样能避免因拼写错误或者方法签名不匹配引发的潜在问题。
• 增强代码可读性：明确表明这个方法是对父类方法的重写，使代码的意图更加清晰。

💯方法重写的注意事项

• 子类重写父类方法时，访问权限必须大于或等于父类该方法的权限。（public>protected>默认）
• 重写的方法返回值类型必须与被重写方法的返回值类型一样，或者范围更小。
• 私有方法、静态方法不能被重写，如果重写会报错。

💯toString方法重写

在 Java 中，toString 方法是 Object 类中的一个方法，所有类都继承自 Object 类，因此都拥有 toString 方法。toString 方法的主要作用是返回对象的字符串表示形式。默认情况下，toString 方法返回的是对象的类名和哈希码，这通常对开发者和用户来说没有太大的实际意义。所以，我们经常会重写 toString 方法，以提供更有意义的对象信息。

注意：

• 直接输出对象，默认会调用Object类的toString方法（可以省略不写toString的方法）。

以下是一个重写 toString 方法的示例代码，我会为其添加详细的注释并进行简单说明：

// 定义一个名为 Person 的类，用于表示一个人的信息
class Person {// 定义两个私有属性，分别表示人的姓名和年龄private String name;private int age;// 构造函数，用于初始化 Person 对象的姓名和年龄public Person(String name, int age) {// 使用 this 关键字来区分成员变量和局部变量this.name = name;this.age = age;}// 重写 Object 类的 toString 方法，以提供更有意义的对象信息@Overridepublic String toString() {// 返回一个包含姓名和年龄信息的字符串return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";}
}public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建一个 Person 对象，并传入姓名和年龄Person person = new Person("Alice", 25);// 调用 person 对象的 toString 方法，并将结果打印输出System.out.println(person); }
}

代码说明：

1. 类的定义：定义了一个名为 Person 的类，该类有两个私有属性 name 和 age，分别表示人的姓名和年龄。
2. 构造函数：Person 类的构造函数用于初始化 name 和 age 属性。
3. 重写 toString 方法：在 Person 类中重写了 toString 方法，使用 @Override 注解告诉编译器这是一个重写的方法。重写后的 toString 方法返回一个包含 name 和 age 信息的字符串。
4. 主方法：在 Test 类的 main 方法中，创建了一个 Person 对象，并调用其 toString 方法将结果打印输出。由于 System.out.println 方法会自动调用对象的 toString 方法，所以可以直接传入 person 对象。

通过重写 toString 方法，我们可以方便地获取对象的详细信息，这在调试和日志记录中非常有用。

补充：

• Object 类中toString方法的源码如下：

public String toString() {return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

🐧子类构造器的特点

• 子类中的全部构造器，都必须先调用父类的构造器，再执行自己。
• 使用super(...)可以调用父类有参数构造器，为对象中包含父类这部分的成员变量进行赋值。

public class Test {public static void main(String[] args) {Zi z = new Zi();}
}
class Zi extends Fu {public Zi() {super(666);//指定调用父类的有参构造器System.out.println("子类构造器");}
}class Fu{public Fu() {System.out.println("父类构造器");}public Fu(int a) {System.out.println("父类有参构造器");}
}

运行结果：

父类有参构造器
子类构造器

注意：super关键字必须写在首行。

💯this与super的区别

比较项	this	super
基本含义	指代当前对象的引用，即调用方法或构造器的对象本身	代表父类（直接超类）的引用，用于访问父类中被覆盖的成员或构造器
主要作用	1. 区分成员变量与局部变量（两者同名时）；2. 在构造器中调用同一类的其他构造器（需为构造器首行）；3. 在方法中引用当前对象	1. 在子类构造器中调用父类的构造器（需为子类构造方法首行）；2. 访问父类中被覆盖的成员变量或方法（子类重写父类成员时）
使用限制	1. 不能在静态方法或静态代码块中使用；2. 构造器中调用其他构造方法时，只能出现一次且必须为第一行	1. 子类构造器若未显式调用 super()，编译器会自动插入无参的父类构造器（若父类存在无参构造器）；2. 若父类没有无参构造器，子类必须显式调用父类的有参构造器（通过 super(参数)）
本质区别	操作当前类的成员（包括从父类继承的成员）	操作父类的成员（即使子类重写了父类成员，也能通过 super 访问父类的版本）
适用场景	访问当前对象成员或构造器	访问父类成员或构造器