Java：類與繼承
對於物件導向的程式設計語言來說，類毫無疑問是其最重要的基礎。抽象、封裝、繼承、多型這四大特性都離不開類，只有存在類，才能體現物件導向程式設計的特點，今天我們就來了解一些類與繼承的相關知識。首先，我們講述一下與類的初始化相關的東西，然後再從幾個方面闡述繼承這一大特性。以下是本文的目錄大綱：
一.你瞭解類嗎？
二.你瞭解繼承嗎？
三.常見的面試筆試題
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一.你瞭解類嗎？
在Java中，類檔案是以.java為字尾的程式碼檔案，在每個類檔案中最多隻允許出現一個public類，當有public類的時候，類檔案的名稱必須和public類的名稱相同，若不存在public，則類檔案的名稱可以為任意的名稱（當然以數字開頭的名稱是不允許的）。
在類內部，對於成員變數，如果在定義的時候沒有進行顯示的賦值初始化，則Java會保證類的每個成員變數都得到恰當的初始化：
1）對於 char、short、byte、int、long、float、double等基本資料型別的變數來說會預設初始化為0（boolean變數預設會被初始化為false）；
2）對於引用型別的變數，會預設初始化為null。
如果沒有顯示地定義構造器，則編譯器會自動建立一個無參構造器，但是要記住一點，如果顯示地定義了構造器，編譯器就不會自動新增構造器。注意，所有的構造器預設為static的。
下面我們著重講解一下 初始化 順序：
當程式執行時，需要生成某個類的物件，Java執行引擎會先檢查是否載入了這個類，如果沒有載入，則先執行類的載入再生成物件，如果已經載入，則直接生成物件。
在類的載入過程中，類的static成員變數會被初始化，另外，如果類中有static語句塊，則會執行static語句塊。static成員變數和static語句塊的執行順序同程式碼中的順序一致。記住，在Java中，類是按需載入，只有當需要用到這個類的時候，才會載入這個類，並且只會載入一次。看下面這個例子就明白了：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Bread bread1 = new Bread();
Bread bread2 = new Bread();
}
}
class Bread {
static{
System.out.println("Bread is loaded");
}
public Bread() {
System.out.println("bread");
}
}
執行這段程式碼就會發現"Bread is loaded"只會被列印一次。
在生成物件的過程中，會先初始化物件的成員變數，然後再執行構造器。也就是說類中的變數會在任何方法（包括構造器）呼叫之前得到初始化，即使變數散步於方法定義之間。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new Meal();
}
}
class Meal {
public Meal() {
System.out.println("meal");
}
Bread bread = new Bread();
}
class Bread {
public Bread() {
System.out.println("bread");
}
}
輸出結果為：
bread
meal
二.你瞭解繼承嗎？
繼承是所有OOP語言不可缺少的部分，在java中使用extends關鍵字來表示繼承關係。當建立一個類時，總是在繼承，如果沒有明確指出要繼承的類，就總是隱式地從根類Object進行繼承。比如下面這段程式碼：
class Person {
public Person() {
}
}
class Man extends Person {
public Man() {
}
}
類Man繼承於Person類，這樣一來的話，Person類稱為父類（基類），Man類稱為子類（匯出類）。如果兩個類存在繼承關係，則子類會自動繼承父類的方法和變數，在子類中可以呼叫父類的方法和變數。在java中，只允許單繼承，也就是說 一個類最多隻能顯示地繼承於一個父類。但是一個類卻可以被多個類繼承，也就是說一個類可以擁有多個子類。
1.子類繼承父類的成員變數
當子類繼承了某個類之後，便可以使用父類中的成員變數，但是並不是完全繼承父類的所有成員變數。具體的原則如下：
1）能夠繼承父類的public和protected成員變數；不能夠繼承父類的private成員變數；
2）對於父類的包訪問許可權成員變數，如果子類和父類在同一個包下，則子類能夠繼承；否則，子類不能夠繼承；
3）對於子類可以繼承的父類成員變數，如果在子類中出現了同名稱的成員變數，則會發生隱藏現象，即子類的成員變數會遮蔽掉父類的同名成員變數。如果要在子類中訪問父類中同名成員變數，需要使用super關鍵字來進行引用。
2.子類繼承父類的方法
同樣地，子類也並不是完全繼承父類的所有方法。
1）能夠繼承父類的public和protected成員方法；不能夠繼承父類的private成員方法；
2）對於父類的包訪問許可權成員方法，如果子類和父類在同一個包下，則子類能夠繼承；否則，子類不能夠繼承；
3）對於子類可以繼承的父類成員方法，如果在子類中出現了同名稱的成員方法，則稱為覆蓋，即子類的成員方法會覆蓋掉父類的同名成員方法。如果要在子類中訪問父類中同名成員方法，需要使用super關鍵字來進行引用。
注意：隱藏和覆蓋是不同的。隱藏是針對成員變數和靜態方法的，而覆蓋是針對普通方法的。（後面會講到）
3.構造器
子類是不能夠繼承父類的構造器，但是要注意的是，如果父類的構造器都是帶有引數的，則必須在子類的構造器中顯示地通過super關鍵字呼叫父類的構造器並配以適當的引數列表。如果父類有無參構造器，則在子類的構造器中用super關鍵字呼叫父類構造器不是必須的，如果沒有使用super關鍵字，系統會自動呼叫父類的無參構造器。看下面這個例子就清楚了：
class Shape {
protected String name;
public Shape(){
name = "shape";
}
public Shape(String name) {
this.name = name;
}
}
class Circle extends Shape {
private double radius;
public Circle() {
radius = 0;
}
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
public Circle(double radius,String name) {
this.radius = radius;
this.name = name;
}
}
這樣的程式碼是沒有問題的，如果把父類的無參構造器去掉，則下面的程式碼必然會出錯：
改成下面這樣就行了：
4.super
super主要有兩種用法：
1）super.成員變數/super.成員方法;
2）super(parameter1,parameter2....)
第一種用法主要用來在子類中呼叫父類的同名成員變數或者方法；第二種主要用在子類的構造器中顯示地呼叫父類的構造器，要注意的是，如果是用在子類構造器中，則必須是子類構造器的第一個語句。
三.常見的面試筆試題
1.下面這段程式碼的輸出結果是什麼？
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new Circle();
}
}
class Draw {
public Draw(String type) {
System.out.println(type+" draw constructor");
}
}
class Shape {
private Draw draw = new Draw("shape");
public Shape(){
System.out.println("shape constructor");
}
}
class Circle extends Shape {
private Draw draw = new Draw("circle");
public Circle() {
System.out.println("circle constructor");
}
}
shape draw constructor
shape constructor
circle draw constructor
circle constructor
這道題目主要考察的是類繼承時構造器的呼叫順序和初始化順序。要記住一點：父類的構造器呼叫以及初始化過程一定在子類的前面。由於Circle類的父類是Shape類，所以Shape類先進行初始化，然後再執行Shape類的構造器。接著才是對子類Circle進行初始化，最後執行Circle的構造器。
2.下面這段程式碼的輸出結果是什麼？
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Shape shape = new Circle();
System.out.println(shape.name);
shape.printType();
shape.printName();
}
}
class Shape {
public String name = "shape";
public Shape(){
System.out.println("shape constructor");
}
public void printType() {
System.out.println("this is shape");
}
public static void printName() {
System.out.println("shape");
}
}
class Circle extends Shape {
public String name = "circle";
public Circle() {
System.out.println("circle constructor");
}
public void printType() {
System.out.println("this is circle");
}
public static void printName() {
System.out.println("circle");
}
}
shape constructor circle constructor shape this is circle shape
這道題主要考察了隱藏和覆蓋的區別（當然也和多型相關，在後續博文中會繼續講到）。
覆蓋只針對非靜態方法（終態方法不能被繼承，所以就存在覆蓋一說了），而隱藏是針對成員變數和靜態方法的。這2者之間的區別是：覆蓋受RTTI（Runtime type identification）約束的，而隱藏卻不受該約束。也就是說只有覆蓋方法才會進行動態繫結，而隱藏是不會發生動態繫結的。在Java中，除了static方法和final方法，其他所有的方法都是動態繫結。因此，就會出現上面的輸出結果。