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java-类（class）继承重写重构抽象接口等

时间：2020-07-11 02:22:53

类的继承格式

在 Java 中通过 extends 关键字可以申明一个类是从另外一个类继承而来的，一般形式如下：

class 父类 {}class 子类 extends 父类 {}

为什么需要继承

接下来我们通过实例来说明这个需求。

开发动物类，其中动物分别为企鹅以及老鼠，要求如下：

企鹅：属性（姓名，id），方法（吃，睡，自我介绍）老鼠：属性（姓名，id），方法（吃，睡，自我介绍）

public class Animal { private String name; private int id; public Animal(String myName, int myid) { name = myName; id = myid;} public void eat(){ System.out.println(name+"正在吃"); }public void sleep(){System.out.println(name+"正在睡");}public void introduction() { System.out.println("大家好！我是" + id + "号" + name + "."); } }

这个Animal类就可以作为一个父类，然后企鹅类和老鼠类继承这个类之后，就具有父类当中的属性和方法，子类就不会存在重复的代码，维护性也提高，代码也更加简洁，提高代码的复用性（复用性主要是可以多次使用，不用再多次写同样的代码）继承之后的代码：

企鹅类：public class Penguin extends Animal { public Penguin(String myName, int myid) { super(myName, myid); } }老鼠类：public class Mouse extends Animal { public Mouse(String myName, int myid) { super(myName, myid); } }

继承类型

需要注意的是 Java 不支持多继承，但支持多重继承。

继承的特性

子类拥有父类非 private 的属性、方法。

子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。

子类可以用自己的方式实现父类的方法。

Java 的继承是单继承，但是可以多重继承，单继承就是一个子类只能继承一个父类，多重继承就是，例如 A 类继承 B 类，B 类继承 C 类，所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类，B 类是 A 类的父类，这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。

提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。

继承关键字

继承可以使用 extends 和 implements 这两个关键字来实现继承，而且所有的类都是继承于 java.lang.Object，当一个类没有继承的两个关键字，则默认继承object（这个类在java.lang包中，所以不需要import）祖先类。

extends关键字

在 Java 中，类的继承是单一继承，也就是说，一个子类只能拥有一个父类，所以 extends 只能继承一个类。

implements关键字

使用 implements 关键字可以变相的使java具有多继承的特性，使用范围为类继承接口的情况，可以同时继承多个接口（接口跟接口之间采用逗号分隔）。

public interface A {public void eat();public void sleep();}public interface B {public void show();}public class C implements A,B {}

super 与 this 关键字

super关键字：我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类。

this关键字：指向自己的引用。

class Animal {void eat() {System.out.println("animal : eat");}}class Dog extends Animal {void eat() {System.out.println("dog : eat");}void eatTest() {this.eat(); // this 调用自己的方法super.eat(); // super 调用父类方法}}public class Test {public static void main(String[] args) {Animal a = new Animal();a.eat();Dog d = new Dog();d.eatTest();}}结果：animal : eatdog : eatanimal : eat

final关键字

final 关键字声明类可以把类定义为不能继承的，即最终类；或者用于修饰方法，该方法不能被子类重写：

声明类：final class 类名 {//类体}

声明方法：修饰符(public/private/default/protected) final 返回值类型方法名(){//方法体}

注:实例变量也可以被定义为 final，被定义为 final 的变量不能被修改。被声明为 final 类的方法自动地声明为 final，但是实例变量并不是 final

构造器

子类是不继承父类的构造器（构造方法或者构造函数）的，它只是调用（隐式或显式）。如果父类的构造器带有参数，则必须在子类的构造器中显式地通过super关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。

如果父类构造器没有参数，则在子类的构造器中不需要使用super关键字调用父类构造器，系统会自动调用父类的无参构造器。

class SuperClass {private int n;SuperClass(){System.out.println("SuperClass()");}SuperClass(int n) {System.out.println("SuperClass(int n)");this.n = n;}}// SubClass 类继承class SubClass extends SuperClass{private int n;SubClass(){ // 自动调用父类的无参数构造器System.out.println("SubClass");} public SubClass(int n){ super(300); // 调用父类中带有参数的构造器System.out.println("SubClass(int n):"+n);this.n = n;}}// SubClas2 类继承class SubClass2 extends SuperClass{private int n;SubClass2(){super(300); // 调用父类中带有参数的构造器System.out.println("SubClass2");} public SubClass2(int n){ // 自动调用父类的无参数构造器System.out.println("SubClass2(int n):"+n);this.n = n;}}public class TestSuperSub{public static void main (String args[]){System.out.println("------SubClass 类继承------");SubClass sc1 = new SubClass();SubClass sc2 = new SubClass(100); System.out.println("------SubClass2 类继承------");SubClass2 sc3 = new SubClass2();SubClass2 sc4 = new SubClass2(200); }}结果：------SubClass 类继承------SuperClass()SubClassSuperClass(int n)SubClass(int n):100------SubClass2 类继承------SuperClass(int n)SubClass2SuperClass()SubClass2(int n):200

重写(Override)

重写是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！

重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

重写方法不能抛出新的检查异常或者比被重写方法申明更加宽泛的异常。例如：父类的一个方法申明了一个检查异常 IOException，但是在重写这个方法的时候不能抛出 Exception 异常，因为 Exception 是 IOException 的父类，只能抛出 IOException 的子类异常。

在面向对象原则里，重写意味着可以重写任何现有方法。实例如下：

class Animal{public void move(){System.out.println("动物可以移动");}}class Dog extends Animal{public void move(){System.out.println("狗可以跑和走");}}public class TestDog{public static void main(String args[]){Animal a = new Animal(); // Animal 对象Animal b = new Dog(); // Dog 对象a.move();// 执行 Animal 类的方法b.move();//执行 Dog 类的方法}}

在上面的例子中可以看到，尽管b属于Animal类型，但是它运行的是Dog类的move方法。

这是由于在编译阶段，只是检查参数的引用类型。

然而在运行时，Java虚拟机(JVM)指定对象的类型并且运行该对象的方法。

因此在上面的例子中，之所以能编译成功，是因为Animal类中存在move方法，然而运行时，运行的是特定对象的方法。

思考以下例子：

class Animal{public void move(){System.out.println("动物可以移动");}}class Dog extends Animal{public void move(){System.out.println("狗可以跑和走");}public void bark(){System.out.println("狗可以吠叫");}}public class TestDog{public static void main(String args[]){Animal a = new Animal(); // Animal 对象Animal b = new Dog(); // Dog 对象a.move();// 执行 Animal 类的方法b.move();//执行 Dog 类的方法b.bark();}}

以上实例编译运行结果如下：

TestDog.java:30: cannot find symbol symbol : method bark() location: class Animal b.bark(); ^

该程序将抛出一个编译错误，因为b的引用类型Animal没有bark方法。

方法的重写规则

参数列表必须完全与被重写方法的相同；返回类型必须完全与被重写方法的返回类型相同；访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类的一个方法被声明为public，那么在子类中重写该方法就不能声明为protected。父类的成员方法只能被它的子类重写。声明为final的方法不能被重写。声明为static的方法不能被重写，但是能够被再次声明。子类和父类在同一个包中，那么子类可以重写父类所有方法，除了声明为private和final的方法。子类和父类不在同一个包中，那么子类只能够重写父类的声明为public和protected的非final方法。重写的方法能够抛出任何非强制异常，无论被重写的方法是否抛出异常。但是，重写的方法不能抛出新的强制性异常，或者比被重写方法声明的更广泛的强制性异常，反之则可以。构造方法不能被重写。如果不能继承一个方法，则不能重写这个方法。

Super关键字的使用

当需要在子类中调用父类的被重写方法时，要使用super关键字。

class Animal{public void move(){System.out.println("动物可以移动");}}class Dog extends Animal{public void move(){super.move(); // 应用super类的方法System.out.println("狗可以跑和走");}}public class TestDog{public static void main(String args[]){Animal b = new Dog(); // Dog 对象b.move(); //执行 Dog类的方法}}结果：动物可以移动狗可以跑和走

重载(Overload)

重载(overloading) 是在一个类里面，方法名字相同，而参数不同。返回类型可以相同也可以不同。

每个重载的方法（或者构造函数）都必须有一个独一无二的参数类型列表。

最常用的地方就是构造器的重载。

重载规则:

被重载的方法必须改变参数列表(参数个数或类型不一样)；被重载的方法可以改变返回类型；被重载的方法可以改变访问修饰符；被重载的方法可以声明新的或更广的检查异常；方法能够在同一个类中或者在一个子类中被重载。无法以返回值类型作为重载函数的区分标准。

public class Overloading {public int test(){System.out.println("test1");return 1;}public void test(int a){System.out.println("test2");} //以下两个参数类型顺序不同public String test(int a,String s){System.out.println("test3");return "returntest3";} public String test(String s,int a){System.out.println("test4");return "returntest4";} public static void main(String[] args){Overloading o = new Overloading();System.out.println(o.test());o.test(1);System.out.println(o.test(1,"test3"));System.out.println(o.test("test4",1));}}

重写与重载之间的区别

总结

方法的重写(Overriding)和重载(Overloading)是java多态性的不同表现，重写是父类与子类之间多态性的一种表现，重载可以理解成多态的具体表现形式。

(1)方法重载是一个类中定义了多个方法名相同,而他们的参数的数量不同或数量相同而类型和次序不同,则称为方法的重载(Overloading)。(2)方法重写是在子类存在方法与父类的方法的名字相同,而且参数的个数与类型一样,返回值也一样的方法,就称为重写(Overriding)。(3)方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现。

Java 多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：

多态的优点

1. 消除类型之间的耦合关系2. 可替换性3. 可扩充性4. 接口性5. 灵活性6. 简化性

多态存在的三个必要条件

继承重写父类引用指向子类对象

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法。

多态的好处：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

以下是一个多态实例的演示，详细说明请看注释：

public class Test {public static void main(String[] args) {show(new Cat()); // 以 Cat 对象调用 show 方法show(new Dog()); // 以 Dog 对象调用 show 方法Animal a = new Cat(); // 向上转型 a.eat();// 调用的是 Cat 的 eatCat c = (Cat)a; // 向下转型 c.work(); // 调用的是 Cat 的 work} public static void show(Animal a) {a.eat(); // 类型判断if (a instanceof Cat) { // 猫做的事情 Cat c = (Cat)a; c.work(); } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 Dog c = (Dog)a; c.work(); } } }abstract class Animal { abstract void eat(); } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } public void work() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } public void work() { System.out.println("看家"); } }

结果：

吃鱼抓老鼠吃骨头看家吃鱼抓老鼠

虚函数

虚函数的存在是为了多态。

Java 中其实没有虚函数的概念，它的普通函数就相当于 C++ 的虚函数，动态绑定是Java的默认行为。如果 Java 中不希望某个函数具有虚函数特性，可以加上 final 关键字变成非虚函数。

重写

我们将介绍在 Java 中，当设计类时，被重写的方法的行为怎样影响多态性。

我们已经讨论了方法的重写，也就是子类能够重写父类的方法。

当子类对象调用重写的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重写的方法。

要想调用父类中被重写的方法，则必须使用关键字super。

Employee.java 文件代码：/* 文件名 : Employee.java */public class Employee {private String name;private String address;private int number;public Employee(String name, String address, int number) {System.out.println("Employee 构造函数");this.name = name;this.address = address;this.number = number;}public void mailCheck() {System.out.println("邮寄支票给： " + this.name+ " " + this.address);}public String toString() {return name + " " + address + " " + number;}public String getName() {return name;}public String getAddress() {return address;}public void setAddress(String newAddress) {address = newAddress;}public int getNumber() {return number;}}

Salary.java 文件代码：/* 文件名 : Salary.java */public class Salary extends Employee{private double salary; // 全年工资public Salary(String name, String address, int number, double salary) {super(name, address, number);setSalary(salary);}public void mailCheck() {System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 ");System.out.println("邮寄支票给：" + getName()+ " ，工资为：" + salary);}public double getSalary() {return salary;}public void setSalary(double newSalary) {if(newSalary >= 0.0) {salary = newSalary;}}public double computePay() {System.out.println("计算工资，付给：" + getName());return salary/52;}}

VirtualDemo.java 文件代码：/* 文件名 : VirtualDemo.java */public class VirtualDemo {public static void main(String [] args) {Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00);Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00);System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- ");s.mailCheck();System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");e.mailCheck();}}

以上实例编译运行结果如下：

Employee 构造函数Employee 构造函数使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- Salary 类的 mailCheck 方法邮寄支票给：员工 A ，工资为：3600.0使用 Employee 的引用调用 mailCheck--Salary 类的 mailCheck 方法邮寄支票给：员工 B ，工资为：2400.0

例子解析

实例中，实例化了两个 Salary 对象：一个使用 Salary 引用 s，另一个使用 Employee 引用 e。

当调用 s.mailCheck() 时，编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck()，执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。

因为 e 是 Employee 的引用，所以调用 e 的 mailCheck() 方法时，编译器会去 Employee 类查找 mailCheck() 方法。

在编译的时候，编译器使用 Employee 类中的 mailCheck() 方法验证该语句，但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是 Salary 类中的 mailCheck() 方法。

以上整个过程被称为虚拟方法调用，该方法被称为虚拟方法。

Java中所有的方法都能以这种方式表现，因此，重写的方法能在运行时调用，不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。

多态的实现方式

方式一：重写：

这个内容已经在上一章节详细讲过，就不再阐述，详细可访问：Java 重写(Override)与重载(Overload)。

方式二：接口

1. 生活中的接口最具代表性的就是插座，例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中，因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则，有可能到国外就不行，那是因为国外自己定义的接口类型。

2. java中的接口类似于生活中的接口，就是一些方法特征的集合，但没有方法的实现。具体可以看java接口这一章节的内容。

方式三：抽象类和抽象方法

Java 抽象类

在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。

抽象类除了不能实例化对象之外，类的其它功能依然存在，成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。

由于抽象类不能实例化对象，所以抽象类必须被继承，才能被使用。也是因为这个原因，通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。

父类包含了子类集合的常见的方法，但是由于父类本身是抽象的，所以不能使用这些方法。

在Java中抽象类表示的是一种继承关系，一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

抽象类

在Java语言中使用abstract class来定义抽象类。如下实例：

/* 文件名 : Employee.java */public abstract class Employee{private String name;private String address;private int number;public Employee(String name, String address, int number){System.out.println("Constructing an Employee");this.name = name;this.address = address;this.number = number;}public double computePay(){System.out.println("Inside Employee computePay");return 0.0;}public void mailCheck(){System.out.println("Mailing a check to " + this.name+ " " + this.address);}public String toString(){return name + " " + address + " " + number;}public String getName(){return name;}public String getAddress(){return address;}public void setAddress(String newAddress){address = newAddress;}public int getNumber(){return number;}}

注意到该 Employee 类没有什么不同，尽管该类是抽象类，但是它仍然有 3 个成员变量，7 个成员方法和 1 个构造方法。现在如果你尝试如下的例子：

AbstractDemo.java 文件代码：/* 文件名 : AbstractDemo.java */public class AbstractDemo{public static void main(String [] args){/* 以下是不允许的，会引发错误 */Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");e.mailCheck();}}当你尝试编译AbstractDemo类时，会产生如下错误：Employee.java:46: Employee is abstract; cannot be instantiatedEmployee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);^1 error

抽象类继承：

Salary.java 文件代码：/* 文件名 : Salary.java */public class Salary extends Employee{private double salary; //Annual salarypublic Salary(String name, String address, int number, doublesalary){super(name, address, number);setSalary(salary);}public void mailCheck(){System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");System.out.println("Mailing check to " + getName()+ " with salary " + salary);}public double getSalary(){return salary;}public void setSalary(double newSalary){if(newSalary >= 0.0){salary = newSalary;}}public double computePay(){System.out.println("Computing salary pay for " + getName());return salary/52;}}尽管我们不能实例化一个 Employee 类的对象，但是如果我们实例化一个 Salary 类对象，该对象将从 Employee 类继承 7 个成员方法，且通过该方法可以设置或获取三个成员变量。AbstractDemo.java 文件代码：/* 文件名 : AbstractDemo.java */public class AbstractDemo{public static void main(String [] args){Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");s.mailCheck();System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");e.mailCheck();}}以上程序编译运行结果如下：Constructing an EmployeeConstructing an EmployeeCall mailCheck using Salary reference --Within mailCheck of Salary classMailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0Call mailCheck using Employee reference--Within mailCheck of Salary classMailing check to John Adams with salary 2400.

抽象方法

如果你想设计这样一个类，该类包含一个特别的成员方法，该方法的具体实现由它的子类确定，那么你可以在父类中声明该方法为抽象方法。

Abstract 关键字同样可以用来声明抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。

抽象方法没有定义，方法名后面直接跟一个分号，而不是花括号。

public abstract class Employee{private String name;private String address;private int number;public abstract double computePay();//其余代码}

声明抽象方法会造成以下两个结果：

如果一个类包含抽象方法，那么该类必须是抽象类。任何子类必须重写父类的抽象方法，或者声明自身为抽象类。

继承抽象方法的子类必须重写该方法。否则，该子类也必须声明为抽象类。最终，必须有子类实现该抽象方法，否则，从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。

如果Salary类继承了Employee类，那么它必须实现computePay()方法：

Salary.java 文件代码：/* 文件名 : Salary.java */public class Salary extends Employee{private double salary; // Annual salarypublic double computePay(){System.out.println("Computing salary pay for " + getName());return salary/52;}//其余代码}