Java基礎(chǔ)教程之繼承詳解
繼承(inheritance)是面向?qū)ο蟮闹匾拍睢＠^承是除組合(composition)之外，提高代碼重復(fù)可用性(reusibility)的另一種重要方式。我們?cè)?a target="_blank" href="http://chabaoo.cn/article/54551.htm">組合(composition)中看到，組合是重復(fù)調(diào)用對(duì)象的功能接口。我們將看到，繼承可以重復(fù)利用已有的類(lèi)的定義。
類(lèi)的繼承
我們之前定義類(lèi)的時(shí)候，都是從頭開(kāi)始，詳細(xì)的定義該類(lèi)的每一個(gè)成員。比如下面的Human類(lèi):
class Human
{
/**
* accessor
*/
public int getHeight()
{
return this.height;
}
/**
* mutator
*/
public void growHeight(int h)
{
this.height = this.height + h;
}
/**
* breath
*/
public void breath()
{
System.out.println("hu...hu...");
}
private int height;
}
從上面的類(lèi)定義，我們可以了解該類(lèi)的所有細(xì)節(jié): 該類(lèi)的數(shù)據(jù)成員，該類(lèi)的方法，該類(lèi)的接口。
現(xiàn)在要定義一個(gè)新的類(lèi)，比如Woman類(lèi)，并假設(shè)Woman與Human類(lèi)相當(dāng)類(lèi)似：
Human & Woman
我們可以像以前一樣，從頭開(kāi)始，完整的定義Woman類(lèi):
class Woman
{
/**
* accessor
*/
public int getHeight()
{
return this.height;
}
/**
* mutator
*/
public void growHeight(int h)
{
this.height = this.height + h;
}
/**
* breath
*/
public void breath()
{
System.out.println("hu...hu...");
}
/**
* new method
*/
public Human giveBirth()
{
System.out.println("Give birth");
return (new Human(20));
}
private int height;
}
一個(gè)程序員在寫(xiě)上面程序的時(shí)候，會(huì)有很大的煩惱。許多定義都曾在Human類(lèi)中寫(xiě)過(guò)，但我們還要重新敲一遍。Woman類(lèi)只新增了一個(gè)giveBirth()方法 (該方法創(chuàng)建并返回一個(gè)新的Human對(duì)象)。
利用繼承，我們可以避免上面的重復(fù)。讓W(xué)oman類(lèi)繼承自Human類(lèi)，Woman類(lèi)就自動(dòng)擁有了Human類(lèi)中所有public成員的功能。
我們用extends關(guān)鍵字表示繼承:
class Woman extends Human
{
/**
* new method
*/
public Human giveBirth()
{
System.out.println("Give birth");
return (new Human(20));
}
}
這樣，我們就省去了大量的輸入。通過(guò)繼承，我們創(chuàng)建了一個(gè)新類(lèi)，叫做衍生類(lèi)(derived class)。被繼承的類(lèi)(Human)稱(chēng)為基類(lèi)(base class)。衍生類(lèi)以基類(lèi)作為自己定義的基礎(chǔ)，并補(bǔ)充基類(lèi)中沒(méi)有定義的giveBirth()方法。繼承關(guān)系可以表示為:
繼承: 箭頭指向基類(lèi)
可以用以下Test類(lèi)測(cè)試:
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Woman aWoman = new Woman();
aWoman.growHeight(120);
System.out.println(aWoman.getHeight());
}
}
衍生層
通過(guò)繼承，我們創(chuàng)建了Woman類(lèi)。整個(gè)過(guò)程可以分為三個(gè)層次: 基類(lèi)定義，衍生類(lèi)定義，外部使用。
基類(lèi)定義的層次就是正常的定義一個(gè)類(lèi)，比如上面的Human類(lèi)定義。
在外部使用者看來(lái)(比如Test類(lèi)中創(chuàng)建Woman類(lèi)對(duì)象)，衍生類(lèi)有一個(gè)統(tǒng)一的外部接口:
對(duì)于外部使用者來(lái)說(shuō)，上述接口就已經(jīng)足夠了。僅從接口看，衍生類(lèi)也沒(méi)有什么特別之處。
然而，當(dāng)程序員在衍生類(lèi)定義的層次時(shí)，就必須要小心:
首先，接口是混合的: getHeight()方法和growHeight()方法來(lái)自基類(lèi)，giveBirth()方法則是在衍生類(lèi)內(nèi)部定義的。
還有更加復(fù)雜的地方。我們之前在類(lèi)的內(nèi)部可以自由訪問(wèn)類(lèi)的成員(利用this指代對(duì)象)。然而，當(dāng)我們?cè)赪oman類(lèi)的定義范圍內(nèi)，我們無(wú)法訪問(wèn)基類(lèi)Human的private成員。我們記得private的含義: private的成員僅供該類(lèi)內(nèi)部使用。Woman類(lèi)是一個(gè)不同于Human類(lèi)的新類(lèi)，所以位于Human類(lèi)的外部。在衍生類(lèi)中，不能訪問(wèn)基類(lèi)的private成員。
但有趣的是，我們的growHeight()和getHeight()方法依然可以運(yùn)行。這說(shuō)明基類(lèi)的private成員存在，我們只是不能直接訪問(wèn)。
為了清晰概念，我們需要了解衍生類(lèi)對(duì)象的生成機(jī)制。當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)衍生類(lèi)的對(duì)象時(shí)，Java實(shí)際上先創(chuàng)建了一個(gè)基類(lèi)對(duì)象(subobject)，并在基類(lèi)對(duì)象的外部(注意，這里是基類(lèi)對(duì)象的外部，衍生類(lèi)對(duì)象的內(nèi)部)，增加衍生類(lèi)定義的其他成員，構(gòu)成一個(gè)衍生類(lèi)對(duì)象。外部使用者能看到的，就是基類(lèi)和衍生類(lèi)的public成員。如下圖:
基類(lèi)對(duì)象與衍生類(lèi)對(duì)象
圖中黃色為基類(lèi)對(duì)象?；鶎拥某蓡T之間可以互相訪問(wèn) (利用Human類(lèi)定義中的this指代基類(lèi)對(duì)象)。
藍(lán)色部分為衍生對(duì)象新增的內(nèi)容，我將這部分稱(chēng)為衍生層。藍(lán)色和黃色部分共同構(gòu)成衍生對(duì)象。衍生層的成員可以相互訪問(wèn)(Woman定義中的this)。更進(jìn)一步，我們還可以訪問(wèn)基層中public的成員。為此，我們用super關(guān)鍵字來(lái)指代基類(lèi)對(duì)象，使用super.member的方式來(lái)表示基層的(public)成員。
當(dāng)我們位于衍生層時(shí)(也就是在定義Woman類(lèi)時(shí))，不能訪問(wèn)紅色的基層private成員。當(dāng)我們位于外部時(shí)，既不能訪問(wèn)紫色的衍生層private成員，也不能訪問(wèn)紅色的基層private成員。
(衍生層的private成員有訪問(wèn)禁忌，所以標(biāo)為斜線?；鶎拥膒rivate成員訪問(wèn)禁忌最多，所以標(biāo)為交叉斜線)
super和this類(lèi)似，也是隱式參數(shù)。我們?cè)陬?lèi)定義的不同層次時(shí)，this會(huì)有不同的含義。要小心的使用this和super關(guān)鍵字。
(Java并不強(qiáng)制使用this和super。Java在許多情況下可以自動(dòng)識(shí)別成員的歸屬。但我覺(jué)得這是個(gè)好習(xí)慣。)
protected
我們之前介紹了兩個(gè)訪問(wèn)權(quán)限相關(guān)的關(guān)鍵字，private和public，它們控制了成員的外部可見(jiàn)性?，F(xiàn)在，我們介紹一個(gè)新的訪問(wèn)權(quán)限關(guān)鍵字: protected。
標(biāo)為protected的成員在該類(lèi)及其衍生類(lèi)中可見(jiàn)。這個(gè)概念很容易理解，就是說(shuō)，基類(lèi)的protected成員可以被衍生層訪問(wèn)，但不能被外部訪問(wèn)，如下圖:
方法覆蓋
衍生類(lèi)對(duì)象的外部接口最終由基類(lèi)對(duì)象的public成員和衍生層的public成員共同構(gòu)成。如果基類(lèi)public成員和衍生層的public成員同名，Java接口中呈現(xiàn)的究竟是哪一個(gè)呢?
我們?cè)?a target="_blank" href="http://chabaoo.cn/article/54548.htm">構(gòu)造方法與方法重載中已經(jīng)提到，Java是同時(shí)通過(guò)方法名和參數(shù)列表來(lái)判斷所要調(diào)用的方法的。方法是由方法名和參數(shù)列表共同決定的。上述問(wèn)題中，如果只是方法名相同，而參數(shù)列表不同，那么兩個(gè)方法會(huì)同時(shí)呈現(xiàn)到接口，不會(huì)給我們?cè)斐衫_。外部調(diào)用時(shí)，Java會(huì)根據(jù)提供的參數(shù)，來(lái)決定使用哪個(gè)方法 (方法重載)。
如果方法名和參數(shù)列表都相同呢？ 在衍生層時(shí)，我們還可以通過(guò)super和this來(lái)確定是哪一個(gè)方法。而在外部時(shí)，我們呈現(xiàn)的只是統(tǒng)一接口，所以無(wú)法同時(shí)提供兩個(gè)方法。這種情況下，Java會(huì)呈現(xiàn)衍生層的方法，而不是基層的方法。
這種機(jī)制叫做方法覆蓋(method overriding)。方法覆蓋可以被很好的利用，用于修改基類(lèi)成員的方法。比如，在衍生層，也就是定義Woman時(shí)，可以修改基類(lèi)提供的breath()方法:
class Woman extends Human
{/**
* new method
*/
public Human giveBirth()
{
System.out.println("Give birth");
return (new Human(20));
}
/**
* override Human.breath()
*/
public void breath()
{
super.breath();
System.out.println("su...");
}
}
注意，此時(shí)我們位于衍生層，依然可以通過(guò)super來(lái)調(diào)用基類(lèi)對(duì)象的breath()方法。當(dāng)我們外部調(diào)用Woman類(lèi)時(shí)，由于方法覆蓋，就無(wú)法再調(diào)用基類(lèi)對(duì)象的該方法了。
方法覆蓋保持了基類(lèi)對(duì)象的接口，而采用了衍生層的實(shí)現(xiàn)。
構(gòu)造方法
在了解了基類(lèi)對(duì)象和衍生層的概念之后，衍生類(lèi)的構(gòu)造方法也比較容易理解。
我們要在衍生類(lèi)的定義中定義與類(lèi)同名的構(gòu)造方法。在該構(gòu)造方法中:
1.由于在創(chuàng)建衍生對(duì)象的時(shí)候，基類(lèi)對(duì)象先被創(chuàng)建和初始化，所以，基類(lèi)的構(gòu)造方法應(yīng)該先被調(diào)用。我們可以使用super(argument list)的語(yǔ)句，來(lái)調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造方法。
2.基類(lèi)對(duì)象創(chuàng)建之后，開(kāi)始構(gòu)建衍生層 (初始化衍生層成員)。這和一般的構(gòu)建方法相同，參考構(gòu)造方法與方法重載
比如下面的程序中，Human類(lèi)有一個(gè)構(gòu)造方法:
class Human
{
/**
* constructor
*/
public Human(int h)
{
this.height = h;
}
/**
* accessor
*/
public int getHeight()
{
return this.height;
}
/**
* mutator
*/
public void growHeight(int h)
{
this.height = this.height + h;
}
/**
* breath
*/
public void breath()
{
System.out.println("hu...hu...");
}
private int height;
}
衍生類(lèi)Woman類(lèi)的定義及其構(gòu)造方法:
class Woman extends Human
{
/**
* constructor
*/
public Woman(int h)
{
super(h); // base class constructor
System.out.println("Hello, Pandora!");
}
/**
* new method
*/
public Human giveBirth()
{
System.out.println("Give birth");
return (new Human(20));
}
/**
* override Human.breath()
*/
public void breath()
{
super.breath();
System.out.println("su...");
}
}
總結(jié)
extends
method overriding
protected
super.member, super()
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