Java 浅析三大特性之一继承

上文Java 浅析三大特性之一封装我们说到Java是一个注重编写类，注重于代码和功能复用的语言。Java实现代码复用的方式有很多，这里介绍一个重要的复用方式——继承。
在介绍继承之前，我们要明确一点，继承是一个比较复杂的编写类的方式，他会破坏掉父类的封装，因此只有我们确定需要用到继承的时候，我们才会用继承。

继承的概念

继承是一种构建新类的方式，他是基于已有的类的定义为基础，构建新的类，已有的类称为父类，新构建的类称为子类，子类能调用父类的非private修饰的成员，同时还可以自己添加一些新的成员，扩充父类，甚至重写父类已有的方法，更其表现符合子类的特征。让子类的表现更独特，更专业。

继承的写法

Java规定，一个类后面紧跟 extends关键字，再加一个类的名字，则表示新建的类继承自extends 后面的那个类。在我们上面这个文章最后，我们列举了一个类，代码如下：

public class Student {
    private String name;
    private String age;

    private String handleName(String name){
       return "I'm " + name;
    }

    private String handleAge(String age) {
        return age + " 岁";
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = handleName(name);
    }

    public String getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(String age) {
        this.age = handleAge(age);
    }
}

现在我们新建一个类去继承自他，这个类我们就叫Boys,其代码如下：

public class Boys extends Student {
    @Override
    public void setName(String name) {
        super.setName(name);
    }

    @Override
    public String getAge() {
        return super.getAge();
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    @Override
    public void setAge(String age) {
        super.setAge(age);
    }
}

在上面代码中，我们可以看到很多相似的方法，这些方法的方法签名，参数，返回类型都是与父类的方法是一致，Java允许我们定义和父类一致的方法，以便我们在这个方法中写入新的代码。上面方法中，我们会看见一个新的关键字super，这个关键字与this相似，不过super表明调用方法的对象是父类的对象，那这段自动生成的代码的意思就是如果我们不添加新的内容，那么当我们子类调用这些方法的时候，执行的是父类的方法。同时我们在这个方法上面看见一个注解 @Override这表明这个方法是覆盖父类的方法，而不是方法重载，下面我具体说一下什么是方法重载，以及这个注解存在的必要。

方法重载

方法重载是很有必要的一种方式，他其实体现的是一种多态。即我定义了一种方法，这个方法可以承接很多类型的参数，而不要针对每个参数定义不同的方法。其实构造器就是方法重载的一个典型应用，也因为构造器必须要根据不同的参数，构造不同的对象，所以必须要实现方法重载。
下面这个例子，我们看一下什么是重载

public class OverLoading {
    public void print(String args1) {
        System.out.println(args1);
    }

    public void print(String args1, String args2) {
        System.out.println(args1 + args2);
    }

    public void print(int args1) {
        System.out.println(args1);
    }

    public String print(double args1) {
        System.out.println(args1);
        return null;
    }

    //这不是方法重载，这是错误的语句
//    public String print(String args1) {
//        System.out.println(args1);
//        return null;
//    }

    public static void main(String[] args) {
        OverLoading ol = new OverLoading();
        ol.print(1.0);
        ol.print(1);
        ol.print("1");
        ol.print("1", "1");
    }

}

//输出结果
1.0
1
1
11

上面的代码当中，只有一个方法print，但这个方法却可以接受多种参数，甚至返回的类型也不一样，但是我们在测试时候发现，根据输入的不同，系统会自动执行不同的print。这就是方法的重载。注意上面我有一注释的语句，这个语句是错误的方法重载，所以我们要如何去区分方法的重载呢。
其实规则比较简单，每一个重载的方法必定有不同的参数列表。条件只有这一个。
第一个当中，参数列表是String args1，第二个参数列表是String args1, String args2,第三个参数列表是int args1，第四个参数列表是double args1。这四个，每一个参数的列表都是不一样的，所以他们是重载的方法，而第五个也就是说注释的语句显然参数列表是String args1与第一个是重复的，所以他不是方法重载，系统会直接报错，告诉你这个方法已经被定义了。甚至更极端的情况，参数的顺序都不一样，也算是方法重载，但在这个例子里，是不存在顺序不一样的，但下面这段代码算方法重载

  public String print(int args1, String args2) {
        return null;
    }

   public String print(String agrs2, int args1) {
        return null;
    }

这个看起来好像和继承没什么关系的知识点，但却并不是这样。因为子类会继承父类的非private方法，所以子类也会重载父类的方法。如果子类定义了一个方法签名和父类一致的方法，但参数列表不一样，这就算重载了父类的方法。但我们有时并不是要这样，我们更多的是希望子类定义一个和父类一样的方法签名和参数列表，而里面实现的功能不一样。这样的操作叫覆写。但有时会书写失误，所以我们会在覆写方法上加入@Override ，这样一旦我们写成了方法重载而非覆写就是报错。

继承的一些特点

在写完继承的写法之后，我们可以看出来一下继承的特点，第一，继承是有一个特殊的关键字super，第二，维持继承关系，我们可以用一个特殊的关键字protected这个上篇文章是讲过的，第三，很有意思的一点，子类其实可以看成一个特殊的父类，是父类的一种类型。下面我们具体的说一下每一点。

super关键字

super之前也提到过，是区别于this一种关键字，他一般表示的是调用方法的对象是父类的对象。那么我们就可以利用它去调用父类的方法，父类的非private的成员变量。当然他和this一样，也有一种特殊的应用，即用它去调用父类的构造器。一般情况在调用子类的构造器之前，会默认先调用父类的默认构造器，如果父类没有默认的构造器，那么我们在子类的构造器中就要明确用super去调用父类的构造器，否则会报错。例子如下：

public class Father {
    
    public Father(int a){
        System.out.println("这是父类的构造器");
    }
}

public class Son extends Father{
    public Son(){
        super(1);
    }
}

这里一定要显式的调用父类的构造器，否则编译器无法完成父类对象的构造。关于构造器的顺序，初始化过程等等我们以后再详细讨论。protected关键字我们在上篇文章中已经讲过，这里就不说了，我们主要说第三点，向上转型。

向上转型

我们使用继承，主要是因为父类和子类之间存在一个种所属关系，子类确实是父类的一种。比如我们可以把动物当做是父类，子类是猫，狗啊等等。猫，狗确实是动物的一种。动物所拥有的方法，猫，狗都有，所以猫，狗是一种类型的动物，既然如此，我们就可以把猫，狗向上转型成动物类型。这是安全且一定成功的。我们可以看下面的例子。

public class Animal {
    public void run(Animal animal) {
        System.out.println("动物在奔跑");
    }
}
public class Dog extends Animal{
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        animal.run(new Dog());
    }
}

这里Animal类的run方法明确规定传入的参数是Animal类型，但我们传入Dog类型也是可以成功的。这种就是向上转型的一种应用。这种转型总是成功的原因，就是上面所说，Dog其实是比Animal更专业，更独特的类型，可以看做是一个专业的类型向通用的类型转换，由一个更大的类向更小的类转换，这种转换除了会丢失一些方法和属性以外，总会是成功的。关于向上转型还有很多要讲的内容，不过这都要和多态联系到一起，我们以后再说。

总结

继承提供了我们复用类和代码的一种方式，但他并不是唯一和最好的一种，当我们明确需要这种继承的关系去编写类的时候，或者我们需要用到向上转型的时候，我们才会用继承。如果不需要的话，我们可以考虑是不是还有其他的方法。