3.3　繼承

前面創建的CAuto類和CAutoFactory類已經定義了不少代碼，而且由這兩個類生產的SUV車型還不錯。接下來，還要給SUV裝上武器，用于開發軍用車型。面向對象編程中，這些工作并不需要完全重新開始，而是在現有類的基礎上進行改造和擴展。下面的代碼（CAssaultVehicle.java文件）創建CAssaultVehicle類。

    package com.caohuayu.javademo;

    public class CAssaultVehicle extends CAuto {

    }

這里使用了extends關鍵字，其含義是擴展，但在面向對象編程概念中，更多情況下會說CAssaultVehicle類繼承于CAuto類，即CAssaultVehicle類是CAuto類的子類，而CAuto類稱為CAssaultVehicle類的超類（或基類、父類）。

CAssaultVehicle類中，只是讓它繼承了CAuto類，并沒有定義任何內容。CAssaultVehiche類有什么功能呢？不如測試一下，如下面的代碼所示。

    public static void main(String[] args) {
        CAssaultVehicle av = new CAssaultVehicle();
        av.model = "突擊者";
        av.setDoors(5);
        av.moveTo(10, 99);
    }

圖3-10　類的繼承

代碼執行結果如圖3-10所示。

示例中，雖然CAssaultVehicle類中沒有定義任何成員，但它已經從CAuto類中繼承了不少東西，主要包括無參數的構造函數和非私有的成員（非private定義的成員），如model字段、setDoors()方法、getDoors()方法、moveTo()方法等。可以發現，繼承的作用還是挺大的。

進一步討論繼承之前，需要注意一個問題，如果一個類不希望被繼承，可以在定義時使用final關鍵字。下面是一個簡單的示例。

    public final class C1 {
    //
    }

這樣，C1類就不能被繼承了，例如，下面的代碼就會提示錯誤。

    public class C2 extends C1 {
        //
    }

另外一個需要注意的問題是，在Java中，不像在C++中那樣，子類可以同時繼承多個超類。也就是說，一個類同時只能有一個直接超類。

了解了這些，接下來將討論關于繼承的更多內容。

3.3.1　java.lang.Object類

定義在java.lang包的Object類有什么特殊之處？它可是Java中其他類的終極超類，也是唯一一個沒有超類的類型。如果一個類沒有明確指定超類，則默認繼承于Object類。

對于前面創建的CAuto類、CAssaultVehicle類，以及Object類，它們的繼承關系如圖3-11所示。

那么，是不是在所有類中都可以使用Object類的非私有成員呢？答案是肯定的，例如，下面的代碼使用了一些CAuto類中沒有定義的成員。

    public static void main(String[] args) {
    CAuto auto = new CAuto();
        CAssaultVehicle av = new CAssaultVehicle();
        System.out.println(auto.toString());
        System.out.println(av.getClass().getSuperclass().toString());
    }

第一個輸出語句使用toString()方法顯示了auto對象的信息。第二個輸出語句顯示了av對象所屬類型的超類信息。代碼執行結果如圖3-12所示。

圖3-11　類繼承的層次

圖3-12　繼承Object類成員

可以看到，在Java代碼中動態處理對象和類的信息也是比較方便的，稍后還會討論相關內容。下面先回到CAssaultVehicle類，前面提到要在車上安裝武器。

3.3.2　擴展與重寫

如果CAssaultVehicle類只是簡單地繼承CAuto類，繼承的意義就不大了。實際上，在子類中可以擴展超類功能，或者對超類的功能進行重寫。

首先考慮CAssaultVehicle類的構造函數。如果在子類中沒有定義構造函數，默認會繼承超類中的無參數構造函數；如果在子類中定義了一個構造函數，就不能直接使用超類的構造函數創建對象了。

那么，在CAuto類中創建的構造函數就無用武之地了嗎？當然不是，只不過需要在CAssaultVehicle類中加個“外殼”而已。例如，下面的代碼在CAssaultVehicle類中添加了一個無參數的構造函數。

代碼中，使用super關鍵字調用超類的構造函數，分別指定型號和車門數量，這里調用的就是CAuto類中的CAuto(String m, int d)構造函數。

下面的代碼測試CAssaultVehicle對象的創建。

    public static void main(String[] args) {
        CAssaultVehicle av = new CAssaultVehicle();
        av.moveTo("9號地區");
    }

圖3-13　調用超類構造函數

代碼執行結果如圖3-13所示。

通過以上示例可以看到，創建構造函數的過程中，通過this、super關鍵字，可以合理地重用當前類或超類中的構造函數，使用靈活的方式來構建對象。

如果需要擴展CAssaultVehicle類的功能，直接寫出來即可。下面的代碼在CAssaultVehicle類中添加一個字段和一個方法。

代碼中，創建了weapon字段和attack()方法。下面測試這兩個新成員的使用。

    public static void main(String[] args) {
        CAssaultVehicle av = new CAssaultVehicle();
        av.weapon = "12.7mm機槍";
        av.attack("靶標");
    }

代碼執行結果如圖3-14所示。

此外，子類中如果需要重新實現超類中的成員，也可以直接定義。然后，還可以使用super關鍵字訪問超類中的成員。下面的代碼在CAssaultVehicle類中重寫moveTo(String target)方法。

這里使用super關鍵字調用了超類（CAuto類）中的同名方法。下面的代碼演示了新方法的使用。

    public static void main(String[] args) {
        CAssaultVehicle av = new CAssaultVehicle();
        av.moveTo("X地區");
    }

代碼執行結果如圖3-15所示。

圖3-14　擴展類成員

圖3-15　重寫超類方法

3.3.3　訪問級別

前面的示例中已經多次使用了訪問級別的控制，這里簡單總結一下Java中的常用訪問級別。

□　private，定義私有成員，即成員只能在其定義的類中訪問。

□　protected，受保護的成員，它可以在定義的類或子類中訪問。

□　public，公共成員，它可以供類的外部代碼調用。

此外，當成員不使用訪問控制關鍵字時，稱為默認（default）訪問級別。默認訪問級別的成員與public有些相似，可以在類的外部調用，但是默認訪問級別的成員只能在其定義的包中使用。

一般情況下，出于數據的安全性，類成員的訪問級別應遵循最小原則，即優先使用private級別。然后，根據需要定義為protected或public級別。對于默認訪問級別，它看上去并不直觀，容易讓人感到困惑，所以需要熟悉其含義，并在開發中合理使用。

3.3.4　instanceof運算符

instanceof運算符用于判斷一個對象是否為某個類的實例。在繼承關系中，需要注意它的靈活使用。

下面的代碼創建一個CAuto對象和一個CAssaultVehicle對象。

分別來看四個輸出語句。

第一個輸出語句中，auto對象定義為CAuto類的實例，所以顯示為true，這個比較容易理解。

第二個輸出語句中，av對象定義為CAssaultVehicle類的實例，但CAssaultVehiclee類定義為CAuto類的子類，所以av對象完全可以按CAuto對象的方式進行操作。

第三個輸出語句中，實際上，所有對象在此都會顯示為true，因為Object類是終極超類。

第四個輸出語句中，auto對象不能使用CAssaultVehicle類中的新增成員，不能按CAssaultVehicle對象的方式進行工作，所以顯示為false。

通過以上示例可以看到instanceof運算符的一些應用特點。

□　所有對象與Object類的運算結果都是true。

□　對象與其類型或其超類的運算結果為true。

3.3.5　抽象類與抽象方法

定義方法時使用abstract關鍵字，方法就定義為抽象方法。抽象方法并不需要包含方法體，它必須由類的子類來實現。同時，當一個類中包含抽象方法時，這個類應該定義為抽象類。

例如，下面的代碼（CPlaneBase.java文件）創建一個名為CPlaneBase的抽象類。

這里，在CPlaneBase類中定義一個字段、一個構造函數和兩個抽象方法，其中，抽象方法中并沒有使用“{”和“}”符號定義方法體，而是直接以分號結束。

請注意，抽象類是不能創建實例的，例如，下面的代碼就不能正確執行。

    CPlaneBase plane = new CPlaneBase();  // 錯誤

接下來，創建一個CPlaneBase類的子類，如下面的代碼（CFighter.java文件）所示。

下面的代碼測試CFighter類的使用。

    public static void main(String[] args) {
        CFighter f = new CFighter();
        System.out.println(f.model);
        System.out.println(f.getWeapon());
      System.out.println(f.getMaxSpeed());
    }

代碼執行結果如圖3-16所示。

實際應用中，抽象類更像是標準制定者，它可以定義一系列抽象方法，然后讓其子類去具體實現，從而創建具有相同成員但實現各有不同的類型。

下面的代碼（CConveyor.java文件）再創建一個CConveyor類，同樣，它定義為CPlaneBase類的子類。

圖3-16　繼承抽象類

下面的代碼來測試這幾個類的使用。

    public static void main(String[] args) {
        CPlaneBase plane = new CFighter();
        System.out.println(plane.model);
        System.out.println(plane.getWeapon());
        System.out.println(plane.getMaxSpeed());
        //
        System.out.println("*** 飛機變形 ***");
        //
        plane = new CConveyor();
        System.out.println(plane.model);
        System.out.println(plane.getWeapon());
        System.out.println(plane.getMaxSpeed());
    }

代碼中，plane對象定義為CPlaneBase類型，但它不能實例化為CPlaneBase類的實例。首先，將plane實例化為CFighter類的對象，顯示信息后，又將plane對象實例化為CConveyor類的對象并顯示信息。代碼執行結果如圖3-17所示。

實際上，對于標準的制定者，接口（interface）會更加純粹，第4章將討論相關內容。

圖3-17　抽象類的綜合測試