Java - 继承

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Java 继承

在 Java 编程中，继承是 Java OOPs 的一个重要概念。继承是一个类获取另一个类属性（方法 和 属性）的过程。通过使用继承，信息以分层的方式进行管理。

继承其他类属性的类称为子类（派生类、子类），而其属性被继承的类称为超类（基类、父类）。

Java 继承的必要性

• 代码重用：继承的基本需求是重用功能。如果您已经定义了一些功能，通过使用继承，您可以在其他类和包中轻松地使用它们。
• 可扩展性：继承有助于扩展类的功能。如果您有一个具有某些功能的基类，您可以通过在派生类中使用继承来扩展它们。
• 方法覆盖的实现：实现多态性的一个概念，即方法覆盖，需要继承。
• 实现抽象：OOPs 的另一个概念，即抽象，也需要继承。

Java 继承的实现

要在 Java 中实现（使用）继承，使用 extends 关键字。它将基类的属性（属性或/和方法）继承到派生类。单词“extends”表示扩展功能，即功能的可扩展性。

实现继承的语法

请考虑以下语法在 Java 中实现（使用）继承

class Super {
   .....
   .....
}
class Sub extends Super {
   .....
   .....
}

Java 继承示例

以下是一个演示 Java 继承的示例。在此示例中，您可以观察到两个类，即 Calculation 和 My_Calculation。

使用 extends 关键字，My_Calculation 继承了 Calculation 类的 addition() 和 Subtraction() 方法。

复制并粘贴以下程序到名为 My_Calculation.java 的文件中

实现继承的 Java 程序

class Calculation {
   int z;
	
   public void addition(int x, int y) {
      z = x + y;
      System.out.println("The sum of the given numbers:"+z);
   }
	
   public void Subtraction(int x, int y) {
      z = x - y;
      System.out.println("The difference between the given numbers:"+z);
   }
}

public class My_Calculation extends Calculation {
   public void multiplication(int x, int y) {
      z = x * y;
      System.out.println("The product of the given numbers:"+z);
   }
	
   public static void main(String args[]) {
      int a = 20, b = 10;
      My_Calculation demo = new My_Calculation();
      demo.addition(a, b);
      demo.Subtraction(a, b);
      demo.multiplication(a, b);
   }
}

编译并执行上述代码，如下所示。

javac My_Calculation.java
java My_Calculation

执行程序后，将产生以下结果：

输出

The sum of the given numbers:30
The difference between the given numbers:10
The product of the given numbers:200

在给定的程序中，当创建 My_Calculation 类的对象时，其内部会创建超类内容的副本。因此，使用子类对象可以访问超类的成员。

超类引用变量可以保存子类对象，但使用该变量只能访问超类的成员，因此要访问两个类的成员，建议始终创建子类的引用变量。

如果您考虑上述程序，您可以如下所示实例化类。但是，使用超类引用变量（在本例中为 cal）无法调用属于子类 My_Calculation 的方法 multiplication()。

Calculation demo = new My_Calculation();
demo.addition(a, b);
demo.Subtraction(a, b);

注意 - 子类继承其超类中的所有成员（字段、方法和嵌套类）。构造函数不是成员，因此不会被子类继承，但可以从子类调用超类的构造函数。

Java 继承：super 关键字

super 关键字类似于 this 关键字。以下是使用 super 关键字的场景。

• 它用于区分超类的成员与子类的成员，如果它们具有相同的名称。

• 它用于从子类调用超类的构造函数。

区分成员

如果一个类继承了另一个类的属性。并且如果超类的成员与子类具有相同的名称，为了区分这些变量，我们使用 super 关键字，如下所示。

super.variable
super.method();

示例代码

本节为您提供了一个演示 super 关键字用法的程序。

在给定的程序中，您有两个类，即 Sub_class 和 Super_class，它们都具有名为 display() 的方法，但实现不同，并且变量 num 的值也不同。我们调用两个类的 display() 方法并打印两个类的变量 num 的值。在这里您可以观察到我们使用了 super 关键字来区分超类的成员与子类的成员。

复制并粘贴程序到名为 Sub_class.java 的文件中。

示例

class Super_class {
   int num = 20;

   // display method of superclass
   public void display() {
      System.out.println("This is the display method of superclass");
   }
}

public class Sub_class extends Super_class {
   int num = 10;

   // display method of sub class
   public void display() {
      System.out.println("This is the display method of subclass");
   }

   public void my_method() {
      // Instantiating subclass
      Sub_class sub = new Sub_class();

      // Invoking the display() method of sub class
      sub.display();

      // Invoking the display() method of superclass
      super.display();

      // printing the value of variable num of subclass
      System.out.println("value of the variable named num in sub class:"+ sub.num);

      // printing the value of variable num of superclass
      System.out.println("value of the variable named num in super class:"+ super.num);
   }

   public static void main(String args[]) {
      Sub_class obj = new Sub_class();
      obj.my_method();
   }
}

使用以下语法编译并执行上述代码。

javac Super_Demo
java Super

执行程序后，您将获得以下结果：

输出

This is the display method of subclass
This is the display method of superclass
value of the variable named num in sub class:10
value of the variable named num in super class:20

调用父类构造函数

如果一个类继承了另一个类的属性，子类会自动获取父类的默认构造函数。但是，如果你想调用父类的带参数构造函数，你需要使用 super 关键字，如下所示。

super(values);

示例代码

本节提供的程序演示了如何使用 super 关键字调用父类的带参数构造函数。该程序包含一个父类和一个子类，其中父类包含一个接受整数值的带参数构造函数，我们使用 super 关键字调用了父类的带参数构造函数。

复制并粘贴以下程序到一个名为 Subclass.java 的文件中。

示例

class Superclass {
   int age;

   Superclass(int age) {
      this.age = age; 		 
   }

   public void getAge() {
      System.out.println("The value of the variable named age in super class is: " +age);
   }
}

public class Subclass extends Superclass {
   Subclass(int age) {
      super(age);
   }

   public static void main(String args[]) {
      Subclass s = new Subclass(24);
      s.getAge();
   }
}

使用以下语法编译并执行上述代码。

javac Subclass
java Subclass

输出

The value of the variable named age in super class is: 24

IS-A 关系

IS-A 是一种说法：这个对象是那个对象的一种类型。让我们看看如何使用extends关键字来实现继承。

public class Animal {
}

public class Mammal extends Animal {
}

public class Reptile extends Animal {
}

public class Dog extends Mammal {
}

现在，根据上面的例子，在面向对象的术语中，以下为真 -

• Animal 是 Mammal 类的父类。
• Animal 是 Reptile 类的父类。
• Mammal 和 Reptile 是 Animal 类的子类。
• Dog 是 Mammal 和 Animal 类的子类。

现在，如果我们考虑 IS-A 关系，我们可以说 -

• Mammal IS-A Animal
• Reptile IS-A Animal
• Dog IS-A Mammal
• 因此：Dog IS-A Animal 也是如此

通过使用 extends 关键字，子类将能够继承父类所有属性，除了父类的私有属性。

我们可以通过使用 instanceof 运算符来确保 Mammal 实际上是一个 Animal。

示例

class Animal {
}

class Mammal extends Animal {
}

class Reptile extends Animal {
}

public class Dog extends Mammal {

   public static void main(String args[]) {
      Animal a = new Animal();
      Mammal m = new Mammal();
      Dog d = new Dog();

      System.out.println(m instanceof Animal);
      System.out.println(d instanceof Mammal);
      System.out.println(d instanceof Animal);
   }
}

输出

true
true
true

既然我们已经很好地理解了extends关键字，让我们看看如何使用implements关键字来获得 IS-A 关系。

通常，implements关键字用于类继承接口的属性。接口不能被类扩展。

示例

public interface Animal {
}

public class Mammal implements Animal {
}

public class Dog extends Mammal {
}

Java 继承：instanceof 关键字

让我们使用instanceof运算符来检查确定 Mammal 是否实际上是 Animal，以及 dog 是否实际上是 Animal。

示例

interface Animal{}
class Mammal implements Animal{}

public class Dog extends Mammal {

   public static void main(String args[]) {
      Mammal m = new Mammal();
      Dog d = new Dog();

      System.out.println(m instanceof Animal);
      System.out.println(d instanceof Mammal);
      System.out.println(d instanceof Animal);
   }
}

输出

true
true
true

HAS-A 关系

这些关系主要基于用法。这决定了某个类是否HAS-A某个东西。这种关系有助于减少代码重复和错误。

让我们来看一个例子 -

示例

public class Vehicle{}
public class Speed{}

public class Van extends Vehicle {
   private Speed sp;
} 

这表明 Van 类 HAS-A Speed。通过为 Speed 创建一个单独的类，我们不必将属于 speed 的所有代码都放在 Van 类中，这使得可以在多个应用程序中重用 Speed 类。

在面向对象特性中，用户不需要关心哪个对象在执行实际工作。为了实现这一点，Van 类向 Van 类的用户隐藏了实现细节。因此，基本上发生的是用户会要求 Van 类执行某个操作，而 Van 类会自行执行该操作或要求另一个类执行该操作。

Java 继承的类型

在 Java 中，主要有三种类型的继承：单一、多层和层次。Java 不支持多重和混合继承。

需要记住的一个非常重要的点是，Java 不支持多重和混合继承。这意味着一个类不能扩展多个类。因此，以下是非法的 -

1. Java 单一继承

只有一个基类和一个派生类的继承称为单一继承。单一（或单层）继承仅从一个基类继承数据到一个派生类。

Java 单一继承的示例

class One {
  public void printOne() {
    System.out.println("printOne() method of One class.");
  }
}

public class Main extends One {
  public static void main(String args[]) {
    // Creating object of the derived class (Main)
    Main obj = new Main();

    // Calling method
    obj.printOne();
  }
}

输出

printOne() method of One class.

2. Java 多层继承

基类被继承到派生类，并且该派生类进一步被继承到另一个派生类的继承称为多层继承。多层继承涉及多个基类。

Java 多层继承的示例

class One {
  public void printOne() {
    System.out.println("printOne() method of One class.");
  }
}

class Two extends One {
  public void printTwo() {
    System.out.println("printTwo() method of Two class.");
  }
}

public class Main extends Two {
  public static void main(String args[]) {
    // Creating object of the derived class (Main)
    Main obj = new Main();

    // Calling methods
    obj.printOne();
    obj.printTwo();
  }
}

输出

printOne() method of One class.
printTwo() method of Two class.

3. Java 层次继承

只有一个基类和多个派生类的继承称为层次继承。

Java 层次继承的示例

// Base class
class One {
  public void printOne() {
    System.out.println("printOne() Method of Class One");
  }
}

// Derived class 1
class Two extends One {
  public void printTwo() {
    System.out.println("Two() Method of Class Two");
  }
}

// Derived class 2
class Three extends One {
  public void printThree() {
    System.out.println("printThree() Method of Class Three");
  }
}

// Testing CLass
public class Main {
  public static void main(String args[]) {
    Two obj1 = new Two();
    Three obj2 = new Three();

    //All classes can access the method of class One
    obj1.printOne();
    obj2.printOne();
  }
}

输出

printOne() Method of Class One
printOne() Method of Class One

示例

public class extends Animal, Mammal{} 

但是，一个类可以实现一个或多个接口，这帮助 Java 摆脱了多重继承的不可能。