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Java学习笔记(3):继承、覆盖、重载

一、继承的概念与实现

继承是类与类之间的关系,是一个很简单很直观的概念,与现实世界中的继承(例如儿子继承父亲财产)类似。继承可以理解为一个类从另一个类获取方法和属性的过程。如果类B继承于类A,那么B就拥有A的方法和属性。

继承使用 extends 关键字。
例如我们已经定义了一个类 People:

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class People{
String name;
int age;
int height;
void say(){
System.out.println("我的名字是 " + name + ",年龄是 " + age + ",身高是 " + height);
}
}

如果现在需要定义一个类 Teacher,它也有 name、age、height 属性和 say() 方法,另外还需要增加 school、seniority、subject 属性和 lecturing() 方法,怎么办呢?我们要重新定义一个类吗?

完全没必要,可以先继承 People 类的成员,再增加自己的成员即可,例如:

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class Teacher extends People{
String school; // 所在学校
String subject; // 学科
int seniority; // 教龄
// 覆盖 People 类中的 say() 方法
void say(){
System.out.println("我叫" + name + ",在" + school + "教" + subject + ",有" + seniority + "年教龄");
}
void lecturing(){
System.out.println("我已经" + age + "岁了,依然站在讲台上讲课");
}
}

对程序的说明

  • name 和 age 变量虽然没有在 Teacher 中定义,但是已在 People 中定义,可以直接拿来用。
  • Teacher 是 People 的子类,People 是Teacher 类的父类。
  • 子类可以覆盖父类的方法。
  • 子类可以继承父类除private以为的所有的成员。
  • 构造方法不能被继承。

继承是在维护和可靠性方面的一个伟大进步。如果在 People 类中进行修改,那么 Teacher 类就会自动修改,而不需要程序员做任何工作,除了对它进行编译。

单继承性:Java 允许一个类仅能继承一个其它类,即一个类只能有一个父类,这个限制被称做单继承性。后面将会学到接口(interface)的概念,接口允许多继承。

最后对上面的代码进行整理:

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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Teacher t = new Teacher();
t.name = "小布";
t.age = 70;
t.school = "清华大学";
t.subject = "Java";
t.seniority = 12;
t.say();
t.lecturing();
}
}
class People{
String name;
int age;
int height;
void say(){
System.out.println("我的名字是 " + name + ",年龄是 " + age + ",身高是 " + height);
}
}
class Teacher extends People{
String school; // 所在学校
String subject; // 学科
int seniority; // 教龄
// 覆盖 People 类中的 say() 方法
void say(){
System.out.println("我叫" + name + ",在" + school + "教" + subject + ",有" + seniority + "年教龄");
}
void lecturing(){
System.out.println("我已经" + age + "岁了,依然站在讲台上讲课");
}
}

运行结果:

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我叫小布,在清华大学教Java,有12年教龄
我已经70岁了,依然站在讲台上讲课

注意:构造方法不能被继承,掌握这一点很重要。 一个类能得到构造方法,只有两个办法:编写构造方法,或者根本没有构造方法,类有一个默认的构造方法。

二、super关键字

super 关键字与 this 类似,this 用来表示当前类的实例,super 用来表示父类。super 可以用在子类中,通过点号(.)来获取父类的成员变量和方法。super 也可以用在子类的子类中,Java 能自动向上层类追溯。父类行为被调用,就好象该行为是本类的行为一样,而且调用行为不必发生在父类中,它能自动向上层类追溯。

super 关键字的功能:

  • 调用父类中声明为 private 的变量。
  • 点取已经覆盖了的方法。
  • 作为方法名表示父类构造方法。

2.1 调用隐藏变量和被覆盖的方法

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public class Demo{
public static void main(String[] args) {
Dog obj = new Dog();
obj.move();
}
}
class Animal{
private String desc = "Animals are human's good friends";
// 必须要声明一个 getter 方法
public String getDesc() { return desc; }
public void move(){
System.out.println("Animals can move");
}
}
class Dog extends Animal{
public void move(){
super.move(); // 调用父类的方法
System.out.println("Dogs can walk and run");
// 通过 getter 方法调用父类隐藏变量
System.out.println("Please remember: " + super.getDesc());
}
}

运行结果:

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Animals can move
Dogs can walk and run
Please remember: Animals are human’s good friends

move() 方法也可以定义在某些祖先类中,比如父类的父类,Java 具有追溯性,会一直向上找,直到找到该方法为止。

通过 super 调用父类的隐藏变量,必须要在父类中声明 getter 方法,因为声明为 private 的数据成员对子类是不可见的。

2.2 调用父类的构造方法

在许多情况下,使用默认构造方法来对父类对象进行初始化。当然也可以使用 super 来显示调用父类的构造方法。

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public class Demo{
public static void main(String[] args) {
Dog obj = new Dog("花花", 3);
obj.say();
}
}
class Animal{
String name;
public Animal(String name){
this.name = name;
}
}
class Dog extends Animal{
int age;
public Dog(String name, int age){
super(name);
this.age = age;
}
public void say(){
System.out.println("我是一只可爱的小狗,我的名字叫" + name + ",我" + age + "岁了");
}
}

运行结果:

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我是一只可爱的小狗,我的名字叫花花,我3岁了

注意:无论是 super() 还是 this(),都必须放在构造方法的第一行。

值得注意的是:

  • 在构造方法中调用另一个构造方法,调用动作必须置于最起始的位置。
  • 不能在构造方法以外的任何方法内调用构造方法。
  • 在一个构造方法内只能调用一个构造方法。

如果编写一个构造方法,既没有调用 super() 也没有调用 this(),编译器会自动插入一个调用到父类构造方法中,而且不带参数。

最后注意 super 与 this 的区别:super 不是一个对象的引用,不能将 super 赋值给另一个对象变量,它只是一个指示编译器调用父类方法的特殊关键字。

三、继承中的方法的覆盖和重载

3.1 覆盖

在类继承中,子类可以修改从父类继承来的方法,也就是说子类能创建一个与父类方法有不同功能的方法,但具有相同的名称、返回值类型、参数列表。如果在新类中定义一个方法,其名称、返回值类型和参数列表正好与父类中的相同,那么,新方法被称做覆盖旧方法。参数列表又叫参数签名,包括参数的类型、参数的个数和参数的顺序,只要有一个不同就叫做参数列表不同。被覆盖的方法在子类中只能通过super调用。

注意:覆盖不会删除父类中的方法,而是对子类的实例隐藏,暂时不使用。

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public class Demo{
public static void main(String[] args) {
Dog myDog = new Dog("花花");
myDog.say(); // 子类的实例调用子类中的方法
Animal myAnmial = new Animal("贝贝");
myAnmial.say(); // 父类的实例调用父类中的方法
}
}
class Animal{
String name;
public Animal(String name){
this.name = name;
}
public void say(){
System.out.println("我是一只小动物,我的名字叫" + name + ",我会发出叫声");
}
}
class Dog extends Animal{
// 构造方法不能被继承,通过super()调用
public Dog(String name){
super(name);
}
// 覆盖say() 方法
public void say(){
System.out.println("我是一只小狗,我的名字叫" + name + ",我会发出汪汪的叫声");
}
}

运行结果:

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我是一只小狗,我的名字叫花花,我会发出汪汪的叫声
我是一只小动物,我的名字叫贝贝,我会发出叫声

方法覆盖的原则:

  • 覆盖方法的返回类型、方法名称、参数列表必须与原方法的相同。
  • 覆盖方法不能比原方法访问性差(即访问权限不允许缩小)。
  • 覆盖方法不能比原方法抛出更多的异常。
  • 被覆盖的方法不能是final类型,因为final修饰的方法是无法覆盖的。
  • 被覆盖的方法不能为private,否则在其子类中只是新定义了一个方法,并没有对其进行覆盖。
  • 被覆盖的方法不能为static。如果父类中的方法为静态的,而子类中的方法不是静态的,但是两个方法除了这一点外其他都满足覆盖条件,那么会发生编译错误;反之亦然。即使父类和子类中的方法都是静态的,并且满足覆盖条件,但是仍然不会发生覆盖,因为静态方法是在编译的时候把静态方法和类的引用类型进行匹配。

3.2 重载

前面已经对Java方法重载进行了说明,这里再强调一下,Java父类和子类中的方法都会参与重载,例如,父类中有一个方法是 func(){ … },子类中有一个方法是 func(int i){ … },就构成了方法的重载。

覆盖和重载的不同:

  • 方法覆盖要求参数列表必须一致,而方法重载要求参数列表必须不一致。
  • 方法覆盖要求返回类型必须一致,方法重载对此没有要求。
  • 方法覆盖只能用于子类覆盖父类的方法,方法重载用于同一个类中的所有方法(包括从父类中继承而来的方法)。
  • 方法覆盖对方法的访问权限和抛出的异常有特殊的要求,而方法重载在这方面没有任何限制。
  • 父类的一个方法只能被子类覆盖一次,而一个方法可以在所有的类中可以被重载多次


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