Java继承

Java继承

继承与合成基本概念

继承：可以基于已经存在的类构造一个新类。继承已经存在的类就可以复用这些类的方法和域。在此基础上，可以添加新的方法和域，从而扩充了类的功能。

合成：在新类里创建原有的对象称为合成。这种方式可以重复利用现有的代码而不更改它的形式。

1.继承的语法

关键字extends表明新类派生于一个已经存在的类。已存在的类称为父类或基类，新类称为子类或派生类。例如:

class Student extends Person {

}

类Student继承了Person，Person类称为父类或基类，Student类称为子类或派生类。

2.合成的语法

合成比较简单，就是在一个类中创建一个已经存在的类。

class Student {

Dog dog;

}

 

上溯造型

1.基本概念

继承的作用在于代码的复用。由于继承意味着父类的所有方法亦可在子类中使用，所以发给父类的消息亦可发给衍生类。如果Person类中有一个eat方法，那么Student类中也会有这个方法，这意味着Student对象也是Person的一种类型。

class Person {

public void eat() {

System.out.println("eat");

}

static void show(Person p) {

p.eat();

}

}public class Student extends Person{

public static void main(String[] args) {

Student s = new Student();

Person.show(s); // ① }

}

 

【运行结果】：
eat

在Person中定义的show方法是用来接收Person句柄的，但是在①处接收的却是Student对象的引用。这是因为Student对象也是Person对象。在show方法中，传入的句柄(对象的引用)可以是Person对象以及Person的衍生类对象。这种将Student句柄转换成Person句柄的行为成为上溯造型。

2.为什么要上溯造型

为什么在调用eat是要有意忽略调用它的对象类型呢？如果让show方法简单地获取Student句柄似乎更加直观易懂，但是那样会使衍生自Person类的每一个新类都要实现专属自己的show方法：

class Value {

private int count = 1;

private Value(int count) {

this.count = count;

}

public static final Value

v1 = new Value(1),

v2 = new Value(2),

v3 = new Value(3);

}

class Person {

public void eat(Value v) {

System.out.println("Person.eat()");

}

}

class Teacher extends Person {

public void eat(Value v) {

System.out.println("Teacher.eat()");

}

}

class Student extends Person {

public void eat(Value v) {

System.out.println("Student.eat()");

}

}

public class UpcastingDemo {

public static void show(Student s) {

s.eat(Value.v1);

}

public static void show(Teacher t) {

t.eat(Value.v1);

}

public static void show(Person p) {

p.eat(Value.v1);

}

public static void main(String[] args) {

Student s = new Student();

Teacher t = new Teacher();

Person p = new Person();

show(s);

show(t);

show(p);

}

}

这种做法一个很明显的缺陷就是必须为每一个Person类的衍生类定义与之紧密相关的方法，产生了很多重复的代码。另一方面，对于如果忘记了方法的重载也不会报错。上例中的三个show方法完全可以合并为一个：

public static void show(Person p) {

p.eat(Value.v1);

}

 

动态绑定

当执行show(s)时,输出结果是Student.eat()，这确实是希望得到的结果，但是似乎没有按照我们希望的形式来执行，再来看一下show方法：

public static void show(Person p) {

p.eat(Value.v1);

}

它接收的是Person句柄，当执行show(s)时，它是如何知道Person句柄指向的是一个Student对象而不是Teacher对象呢？编译器是无从得知的，这涉及到接下来要说明的绑定问题。

1.方法调用的绑定

将一个方法同一个方法主体连接在一起就称为绑定(Binding)。若在运行运行前执行绑定，就称为“早期绑定”。上面的例子中，在只有一个Person句柄的情况下，编译器不知道具体调用哪个方法。Java实现了一种方法调用机制，可在运行期间判断对象的类型，然后调用相应的方法，这种在运行期间进行，以对象的类型为基础的绑定称为动态绑定。除非一个方法被声明为final，Java中的所有方法都是动态绑定的。

用一张图表示上溯造型的继承关系：

 

用代码概括为：

Shape s = new Shape();

按照继承关系，将创建的Circle对象句柄赋给一个Shape是合法的，因为Circle属于Shape的一种。

当调用其中一个基础类方法时：

Shape s = new Shape();

此时，调用的是Circle.draw(),这是由于动态绑定的原因。

class Person {

void eat() {}

void speak() {}

}class Boy extends Person {

void eat() {

System.out.println("Boy.eat()");

}

void speak() {

System.out.println("Boy.speak()");

}

}class Girl extends Person {

void eat() {

System.out.println("Girl.eat()");

}

void speak() {

System.out.println("Girl.speak()");

}

}public class Persons {

public static Person randPerson() {

switch ((int)(Math.random() * 2)) {

default:

case 0:

return new Boy();

case 1:

return new Girl();

}

}

public static void main(String[] args) {

Person[] p = new Person[4];

for (int i = 0; i < p.length; i++) {

p[i] = randPerson(); // 随机生成Boy或Girl }

for (int i = 0; i < p.length; i++) {

p[i].eat();

}

}

}

对所有从Person衍生出来的类，Person建立了一个通用接口，所有衍生的类都有eat和speak两种行为。衍生类覆盖了这些定义，重新定义了这两种行为。在主类中，randPerson随机选择Person对象的句柄。**上诉造型是在return语句里发生的。**return语句取得一个Boy或Girl的句柄并将其作为Person类型返回，此时并不知道具体是什么类型，只知道是Person对象句柄。在main方法中调用randPerson方法为数组填入Person对象，但不知具体情况。当调用数组每个元素的eat方法时，动态绑定的作用就是执行对象的重新定义了的方法。

然而，动态绑定是有前提的，绑定的方法必须存在于基类中，否则无法编译通过。

class Person {

void eat() {

System.out.println("Person.eat()");

}

}class Boy extends Person {

void eat() {

System.out.println("Boy.eat()");

}

void speak() {

System.out.println("Boy.speak()");

}

}public class Persons {

public static void main(String[] args) {

Person p = new Boy();

p.eat();

p.speak(); // The method speak() is undefined for the type Person }

}

如果子类中没有定义覆盖方法，则会调用父类中的方法：

class Person {

void eat() {

System.out.println("Person.eat()");

}

}class Boy extends Person {

}public class Persons {

public static void main(String[] args) {

Person p = new Boy();

p.eat();

}

}

【运行结果】: 
Person.eat()

2.静态方法的绑定

将上面的方法都加上static关键字，变成静态方法：

class Person {

static void eat() {

System.out.println("Person.eat()");

}

static void speak() {

System.out.println("Person.speak()");

}

}class Boy extends Person {

static void eat() {

System.out.println("Boy.eat()");

}

static void speak() {

System.out.println("Boy.speak()");

}

}class Girl extends Person {

static void eat() {

System.out.println("Girl.eat()");

}

static void speak() {

System.out.println("Girl.speak()");

}

}public class Persons {

public static Person randPerson() {

switch ((int)(Math.random() * 2)) {

default:

case 0:

return new Boy();

case 1:

return new Girl();

}

}

public static void main(String[] args) {

Person[] p = new Person[4];

for (int i = 0; i < p.length; i++) {

p[i] = randPerson(); // 随机生成Boy或Girl }

for (int i = 0; i < p.length; i++) {

p[i].eat();

}

}

}

【运行结果】： 
Person.eat() 
Person.eat() 
Person.eat() 
Person.eat() 
观察结果，对于静态方法而言，不管父类引用指向的什么子类对象，调用的都是父类的方法。

助记口诀 
- 静态方法:静态方法看父类 
- 非静态方法：非静态方法看子类