java类的继承

继承在面向对象开发思想中是一个非常重要的概念,它使整个程序架构具有一定的弹性。在程序中复用一些已经定义完善的类不仅可以减少软件开发周期,也可以提高软件的可维护性和可扩展性。本文将详细讲解类的继承。

在前面文章中曾简要介绍过继承7,其基本思想是基于某个父类进行扩展,得到一个新的子类。子类可以继承父类原有的属性和方法,也可以增加原来父类所不具备的属性和方法,或者直接重写父类中的某些方法。例如,平行四边形是特殊的四边形,可以说平行四边形类继承了四边形类。这时,平行四边形类将所有四边形具有的属性和方法都保留下来,并基于四边形类扩展了一些新的平行四边形类特有的属性和方法。

下面演示一下类的继承。创建一个新类Test,同时创建另一个新类Test2继承Test类,其中包括重写的父类成员方法(重写的概念将在下文中进行详细介绍)以及新增的成员方法等。在图中描述了类Test与Test2的结构以及两者之间的关系。

Test与Test2类之间的继关系
Test与Test2类之间的继关系

在Java中使用extends关键字来标识两个类的继承关系,下面将图中的继承关系以代码的形式给出,如下实例所示。

【类的继承示例】在项目中分别创建Test类和Test2类,在Test类中编写成员方法doSomething()和doIt(),使Test2类继承Test类,重写父类的这两个方法和构造方法,并新增doSomethingnew()方法。其中Test2类的构造方法中使用super关键字调用父类的构造方法和成员方法等。

class Test {
	public Test() { // 构造方法
		// SomeSentence
	}
	
	protected void doSomething() { // 成员方法
		// SomeSentence
	}
	
	protected Test doIt() { // 方法返回值类型为Test类型
		return new Test();
	}
}

class Test2 extends Test { // 继承父类
	public Test2() { // 构造方法
		super(); // 调用父类构造方法
		super.doSomething(); // 调用父类成员方法
	}
	
	public void doSomethingnew() { // 新增方法
		// SomeSentence
	}
	
	public void doSomething() { // 重写父类方法
		// SomeNewSentence
	}
	
	protected Test2 doIt() { // 重写父类方法,方法返回值类型为Test2类型
		return new Test2();
	}
}

例子中定义了两个类,其中Test2类继承Test类,可以说Test类为Test2的父类,Test2类为Test类的子类。在子类中可以连同初始化父类构造方法来完成子类初始化操作,既可以在子类的构造方法中使用super()语句调用父类的构造方法,也可以在子类中使用super关键字调用父类的成员方法等。但是子类没有权限调用父类中被修饰为private的方法,只可以调用父类中修饰为public或protected的成员方法。例如,子类构造方法中可以使用super关键字调用父类的doSomething()方法,因为doSomething()方法的权限修饰符为protected。同时在子类中也可以定义 一些新方法,如子类中的doSomethingnew()方法。

继承并不只是扩展父类的功能,还可以重写父类的成员方法。重写(还可以称为覆盖)就是在子类中将父类的成员方法的名称保留,重写成员方法的实现内容,更改成员方法的存储权限,或是修改成员方法的返回值类型(重写父类成员方法的返回值类型是基于J2SE5.0版本以上编译器提供的新功能)。例如,子类中的doSomething()方法,除了重写方法的实现内容之外,还将方法的修饰权限修改为public。

在继承中还有一种特殊的重写方式,子类与父类的成员方法返回值、方法名称、参数类型及个数完全相同,唯一不同的是方法实现内容,这种特殊重写方式被称为重构。

注意:当重写父类方法时,修改方法的修饰权限只能从小的范围到大的范围改变,例如,父类中的doSomething()方法的修饰权限为protected,继承后子类中的方法doSomething()的修饰权限只能修改为public,不能修改为private。如图所示的重写关系就是错误的。

重写时不能降低方法的修饰权限范围
重写时不能降低方法的修饰权限范围

子类重写父类的方法还可以修改方法的返回值类型,但这只是在J2SE5.0以上的版本中支持的新功能。例如,例10.1子类中的doIt()方法就使用了这个新功能,父类中doIt()方法的返回值类型为Test,而子类中doIt()方法的返回值类型为Test2,子类中重写了父类的doIt()方法。这种重写方式需要遵循一个原则,即重写的返回值类型必须是父类中同一方法返回值类型的子类,而Test2类正是Test类的子类。

在Java中一切都以对象的形式进行处理,在继承的机制中,创建一个子类对象,将包含一个父类子对象,这个对象与父类创建的对象是一样的。两者的区别在于后者来自外部,而前者来自子类对象的内部。当 实例化子类对象时,父类对象也相应被实例化,换句话说,在实例化子 类对象时,Java编译器会在子类的构造方法中自动调用父类的无参构造方法。为了验证这个理论,来看下面的实例。

【例子】在项目中创建Subroutine类和两个父类,分别为Parent和SubParent。这3个类的继承关系是Subroutine类继承SubParent类,而SubParent类继承Parent类。分别在这3个类的构造方法中输出构造方法名称,然后创建Subroutine类的实例对象,继承机制将使该类的父类对象 自动初始化。

class Parent { // 父类
	Parent() {
		System.out.println("调用父类的parent()构造方法");
	}
}

class SubParent extends Parent { // 继承Parent类
	SubParent() {
		System.out.println("调用子类的SubParent()构造方法");
	}
}

public class Subroutine extends SubParent { // 继承SubParent类
	Subroutine() {
		System.out.println("调用子类的Subroutine()构造方法");
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Subroutine s = new Subroutine(); // 实例化子类对象
	}
}

在Eclipse中运行本实例,运行结果如图

实例化子类对象自动调用父类构造方法
实例化子类对象自动调用父类构造方法

从本实例的运行结果可以看出,在子类Subroutine的主方法中只调用子类的构造方法实例化子类对象,并且在子类构造方法中没有调用父类构造方法的任何语句,但是在实例化子类对象时它相应调用了父类的构造方法。在结果中可以看到调用构造方法的顺序,首先是顶级父类,然后是上一级父类,最后是子类。也就是说,实例化子类对象时首先要实例化父类对象,然后再实例化子类对象,所以在子类构造方法访问父类的构造方法之前,父类已经完成实例化操作。

在实例化子类对象时,父类无参构造方法将被自动调用。有参构造方法不能被自动调用,用户只能使用super关键字显式地调用父类的构造方法。

技巧:如果使用finalize()方法对对象进行清理,需要确保子类finalize()方法的最后一个动作是调用父类的finalize()方法,以保证当垃圾回收对象 占用内存时,对象的所有部分都能被正常终止。

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