一文打盡Java繼承的相關問題

行人觀學發表於2020-08-03
Java繼承

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在《物件導向再探究》這篇文章中已經籠統的介紹過繼承的概念了，下面就來具體介紹繼承的使用等相關問題。

1. 引入例子

以Animal類和Dog類例子，下文都會圍繞該例展開。

public class Animal {
    private String name;
    private int age;

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

    public Animal() {
    }

    public void say() {
        System.out.println("我是" + name + "，今年" + age + "歲了");
    }

	//getters and setters ...
}

public class Dog extends Animal {

    private String address;

    public Dog(String name, int age, String address) {
        super(name, age);
        this.address = address;
    }

    public Dog() {
    }

    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }

    public void watchDoor() {
        System.out.println("我在" + address +"看門...");
    }

	//getters and setters ...
}

Dog類繼承Animal類，Animal類有name、age屬性和say()方法，Dog類增加了address屬性和watchDoor()方法。

2. 概念介紹

在現實生活中有許多繼承的例子，比如“子承父業”、“繼承父母財產”、“繼承某人意志”等，這些都是在強調一個體得到另一個體的東西，他們之間存在“繼承關係”。

在Java中，繼承是類和類之間的關係。在《物件導向再探究》這篇文章中舉了動物Animal類和狗Dog類、貓Cat類、兔子Rabbit類的例子並寫了程式碼，這裡直接拿來用不再列出，請移步此文章。

我們可以說狗、貓、兔子是動物，但不可以說動物是狗、貓、兔子。動物普遍有眼睛、耳朵等屬性，有跑、吃、叫等行為。狗顯然也具有這些屬性和行為，但是狗也具有一些它特有的屬性和行為，比如靈敏的鼻子、看門等。

在這個例子中，Animal類是父類，Dog類、Cat類、Rabbit類是子類。子類和父類存在繼承關係，可以說：子類“是”父類，該關係是繼承的一個明顯特徵。

下面是關於繼承的幾個Q&A：

Q1： 什麼時候需要用到繼承？

A1： 個人認為可從以下兩點出發：

  1. 面嚮物件語言是對現實世界的抽象，所謂“萬物皆物件”，那麼我們在實際開發中的類肯定都是與現實世界的實物相對應的，所以看實物之間的關係有沒有繼承關係。
  2. 當有若干類有大量重複的屬性和方法，那麼就可以考慮使用繼承，將這些重複的屬性和方法抽成父類。

Q2： 怎樣使用繼承？

A2： 子類使用extends關鍵字繼承父類，也只有使用了該關鍵字後，才存在繼承關係及“父子類”：

public class Animal {//父類
    //屬性和方法
}

public class Dog extends Animal {//子類繼承父類
    //屬性和方法    
}

Q3： 在具體開發中，是先編寫父類，然後擴充套件出子類，還是先編寫子類，然後抽象出父類？

A3： 個人認為不能一概而論。如果你的系統設計非常好，可以先寫好父類，然後擴充套件子類。如果你沒設計好，或者考慮不周，那麼後期可能會出現許多類有重複程式碼，這時候可以考慮抽取父類。

Q4： 父類和子類在內容上有什麼區別？

A4： 通常，我們將更通用的一些屬性和方法放到父類中，比如狗、貓、兔子都具有的屬性和方法會方法動物類中。子類中是更加特別的屬性和方法，比如狗的看門行為、貓的抓老鼠行為。由於子類繼承了父類，所以子類中只需要編寫和父類的不同之處。

所以，子類往往會比父類擁有更加豐富的屬性和方法。

Q5： 子類繼承的父類的哪些東西？

A5： 這裡先給出結論，下文再詳細介紹。子類繼承了父類的非私有private的成員變數、方法、巢狀類，子類不繼承父類的構造器，但是子類可以呼叫父類的構造器。

Q6： Java中可以繼承多個類嗎？

A6： Java中的繼承是單繼承，只能繼承一個類。

3. 具體使用

3.1. 子類重寫父類的方法

有時子類從父類繼承得到的方法不一定適用，這時子類可以重寫父類的方法。如Dog類重寫了其父類的say()方法。

注意要和過載加以區分。

簡單來說，重寫涉及到的是兩個類的同名方法，過載涉及到的是一個類的同名方法。關於過載介紹請移步這裡。

3.2. 子類新增屬性和方法

前面提到：子類是對父類的擴充套件，子類內容比父類更加豐富。所以通常子類都會有自己的屬性和方法，比如Dog類的address屬性和watchDoor()方法。

3.3. 子類如何使用父類的私有成員？

子類不繼承父類的私有成員，但是如果父類有能訪問其私有成員變數的public或protected的方法（比如getter方法），那麼子類可以通過繼承這些方法來使用父類的私有方法（Java官方教程）。

下面用上面的程式碼例子解釋：

Animal類有私有成員變數、和公有方法say()。say()直接訪問本類的私有成員變數，沒毛病！

public class Animal {
    private String name;
    private int age;
    
    public void say() {
        System.out.println("我是" + name + "，今年" + age + "歲了");
    }
    //其他程式碼...
}

現在Dog類繼承Anima類

public class Dog extends Animal {

    private String address;
    
    public void say() {//name和age報紅
        System.out.println("我叫" + name + "，今年" + age + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }
    
    //其他程式碼...
}

請注意Dog類的say()方法，直接訪問了name和age屬性，如果子類繼承了父類的私有成員，那麼這樣寫是沒問題的，但事實是name和age報紅了，說明子類沒有繼承父類的私有成員。

雖然子類沒有繼承父類的私有成員，但是我們可以通過父類的公有方法使用其私有成員變數，程式碼改動如下：

public class Dog extends Animal {

    private String address;
    
	public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }
    
    //其他程式碼...
}

使用super.xxx()可以呼叫父類的方法，由於getName()是父類公有方法，且能訪問父類的私有成員變數name，所以子類呼叫getName()方法可以使用name變數。

3.4. 子類如何對父類的私有成員賦值？

子類沒有繼承父類的私有成員變數，當然不能直接賦值。通常有兩種方法：呼叫父類的公有setter方法或呼叫父類的構造器。本質上還是子類通過使用父類提供的公有方法（setter或構造器）使用其私有成員變數。

3.4.1. 使用setter方法：

public class Dog extends Animal {

    private String address;

    public void setName(String name) {
        super.setName(name); //注意super
    }

    public void setAge(int age) {
        super.setAge(age);
    }

    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }

    //其他程式碼...
}

Dog類的兩個setter方法呼叫了Animal類的兩個setter方法，由於子類的setter方法名和父類的setter方法名取得一樣（重寫了），所以一定要使用super關鍵字加以區分，否則就成遞迴了。

3.4.2. 呼叫父類的構造器：

public class Dog extends Animal {

    private String address;

    public Dog(String name, int age, String address) {
        super(name, age); //呼叫父類構造器
        this.address = address;
    }

    public Dog() {
    }


    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }
    
    //其他程式碼...
}

public class Animal {
    private String name;
    private int age;

    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    //其他程式碼...
}

子類使用super()語句呼叫父類構造器，該語句必須是子類構造器的第一行程式碼。

如果子類構造器沒有顯式呼叫父類構造器，則會預設呼叫父類的無參構造器。所以如果父類沒有無參構造器，而子類又沒有顯式呼叫父類的其他構造器，則會報錯。

4. 關於我

如有錯誤，還請指正。

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