- 從零開始學Java Web開發
- 孫更新等編著
- 3515字
- 2018-12-27 13:06:00
3.2 類的繼承性
繼承性是面向對象語言的又一個基本特性，它是一種由已有的類創建新類的機制，正是因為有這種機制，才使得面向對象語言編寫的程序代碼具有較高的復用性。
3.2.1 類的繼承
繼承是指相關的類之間的層次關系。利用繼承，可以先創建一個共有屬性的一般類，根據該一般類再創建具有特殊屬性的新類，新類繼承一般類的狀態和行為，并根據需要增加它自己的新的狀態和行為。
由繼承而得到的類稱為子類，被繼承的類稱為父類。類繼承的具體定義格式如下。
class subclassname extends superclassname{
…
}
在上述類的聲明中，通過使用關鍵字extends來創建一個類的子類，其中，subclassname是聲明的子類的類名，superclassname是繼承的父類的類名。
在3.1.1小節中介紹過Java類的聲明，在當時定義的類并沒有使用extends關鍵字，那么是不是表示當時定義的類沒有繼承其他的類呢？答案是否定的。在Java語言中，Object類是所有類的祖先類，也就是說所有的類都是直接或者間接繼承Object類的。所以當沒有使用extends關鍵字時，就表示這個類只是Object類的子類。
說明
與C++語言中的繼承不同，Java語言不支持多重繼承，子類只能有一個父類。
【實例3-7】實現類的繼承。
首先定義父類Student。
01 class Student {
02 int stu_id; //父類的成員變量
03 void set_id(int id) { //父類的成員方法
04 stu_id=id;
05 }
06 void show_id() { //父類的成員方法
07 System.out.println(“The student_ID is:”+stu_id);
08 }
09 }
【代碼說明】該類中第2行定義一個int型的成員變量，第3行和第6行分別定義名稱為set_id和show_id()的兩個成員方法。
然后定義繼承Student類的子類Granduate類。
01 class Granduate extends Student {
02 int dep_number; //子類的成員變量
03 void set_dep(int dep_num) { //子類的成員方法
04 dep_number=dep_num;
05 }
06 void show_dep() { //子類的成員方法
07 System.out.println(“The department number is:”+dep_number);
08 }
09 }
【代碼說明】該類是Student類的子類，因此，它可以直接使用Student類中定義的成員變量和成員方法，而無須重復定義。除此之外，在第2行還定義了自己的成員變量dep_number，在第3行和第6行分別定義了成員方法set_dep()和show_dep()。
最后定義調用Granduate類的應用程序類。
01 public class Student_Show {
02 public static void main(String args[]) {
03 Granduate sun=new Granduate(); //創建子類對象
04 sun.set_id(102); //調用父類中定義的方法
05 sun.set_dep(6); //調用子類中定義的方法
06 sun.show_id(); //調用父類中定義的方法
07 sun.show_dep(); //調用子類中定義的方法
08 }
09 }
【代碼說明】在應用程序類中的第3行創建了Granduate類，第4行和第6行分別調用其父類中定義的成員方法，第5行和第7行則分別調用子類中定義的成員方法。
【運行結果】該程序的輸出結果如圖3.3所示。
圖3.3 程序運行結果
說明
根據類的繼承關系，創建的子類對象一定也是父類的對象。例如上例中創建的Granduate類的對象sun也是其父類Student類的對象，但是反過來，父類的對象則不一定是子類的對象。
3.2.2 方法的重載和覆蓋
當類之間出現繼承關系之后，在子類中就將可能出現成員方法的重載和覆蓋。這是面向對象編程中多態性的體現。
1.方法的覆蓋
如果在子類中定義了與父類中的成員方法同名的成員方法，那么當子類的對象在程序中調用該成員方法時，調用的將是子類中新定義的成員方法，而子類中繼承下來的父類中的成員方法就將被覆蓋掉了，如果要訪問被覆蓋的成員方法，則只有通過父類的對象來調用它了。
例如，在實例3-7中子類Granduate中定義的成員方法與其繼承的父類中的成員方法沒有同名，所以不存在方法的覆蓋。下面修改Granduate類的定義，具體代碼如下：
01 class Granduate extends Student {
02 int dep_number;
03 void set_dep(int dep_num) {
04 dep_number=dep_num;
05 }
06 //定義與父類中成員方法同名的方法，實現方法的覆蓋
07 void show_id() {
08 System.out.println(“The department number is:”+dep_number);
09 }
10 }
【代碼說明】 子類Granduate中的第7行，定義了一個與父類Student中成員方法同名的方法，這就是方法的覆蓋。
然后將調用Granduate類的應用程序類的代碼修改如下：
01 public class Student_Show {
02 public static void main(String args[]) {
03 Granduate sun=new Granduate();
04 sun.set_id(102);
05 sun.set_dep(6);
06 //由于方法覆蓋，這里調用的將是子類中定義的show_id()方法
07 sun.show_id();
08 }
09 }
圖3.4 調用子類中覆蓋后的方法
【代碼說明】在應用程序的第7 行通過子類實例調用了show_id()方法，由于在子類和父類中都定義了該方法，那么通過子類調用時將調用子類中定義的show_id()方法。
【運行結果】執行應用程序時，將調用子類中定義的show_id()方法，最終程序輸出結果如圖3.4所示。
2.方法的重載
如果在一個類中，定義了兩個或者兩個以上的具有不同參數列表的同名方法，這種情況就被稱為方法的重載，方法的重載體現了Java作為面向對象語言的多態性。
那么什么是不同的參數列表呢？僅僅是形參名稱不同的兩個參數列表實際上仍然是相同的，但如果是參數的個數或者參數的數據類型不同，則這樣的參數列表才是不同的。因此，同一個對象在調用具有相同名稱的方法時，會根據傳遞進來的參數的個數或數據類型的不同，而自動選擇對應的方法。
在類的繼承關系中，如果當子類中定義了與父類中同名的方法時，但是方法的參數列表不同，這時在子類中將對該方法進行重載，即子類中既繼承下來父類的方法，又定義了自己的新的成員方法，不會對父類的方法進行覆蓋。
下面修改實例3-7中的Granduate類的定義，具體代碼如下：
01 class Granduate extends Student {
02 int dep_number;
03 void set_dep(int dep_num) {
04 dep_number=dep_num;
05 }
06 //定義與父類中成員方法同名的方法，但參數列表不同
07 void show_id(String name) {
08 System.out.println(“The department number of”+name+” is:”+dep_number);
09 }
10 }
【代碼說明】在該類中的第7行定義了與父類中成員方法同名的方法，但是與父類中的show_id()方法的參數列表不同，因此實際上在Granduate類中將存在兩個名稱為show_id的成員方法，但是這兩個方法一個是參數為空，一個是具有一個字符串類型參數。
然后將調用Granduate類的應用程序類的代碼修改如下：
01 public class Student_Show {
02 public static void main(String args[]) {
03 Granduate sun=new Granduate();
04 sun.set_id(102);
05 sun.set_dep(6);
06 //由于方法重載，這里調用子類中的兩個不同的show_id()方法
07 sun.show_id();
08 sun.show_id(“sun”);
09 }
10 }
【代碼說明】在應用程序的第7 行和第8 行分別兩次調用了show_id()方法，但是這兩次調用的方法的參數不同，第7行將調用父類Student中定義的show_id()方法，第8行將調用子類Granduate中定義的show_id()方法。
【運行結果】執行應用程序時，將調用子類中重載的兩個不同的show_id()方法，最終程序輸出結果如圖3.5所示。
圖3.5 調用重載的方法
3.2.3 抽象類和最終類
在一般情況下，Java中的所有的類都可以被其他類繼承，也可以直接被實例化使用。但是有兩種特殊的類，一種是專門用來給其他類做父類的，自己不能夠被實例化，另一種是不能夠再被其他類所繼承的。這就是本小節要詳細介紹的抽象類和最終類。
1.抽象類
面向對象的編程思想使得開發者可以編寫模塊化的程序，然后用類似搭積木的方式來組織這些模塊以實現特定的功能。甚至可以對一個未定的功能預留一個模塊的位置，留待以后去實現。
將這種思想應用于類的定義中，對于某種未定的操作，可以在類中先只定義方法聲明，不定義方法實現，以后再在這個類的子類中去具體實現這個方法。這樣的方法被稱為抽象方法，而包含抽象方法的類就被稱為抽象類。
抽象方法和抽象類的定義方式都是在方法名和類名之前加上abstract關鍵字。其中，抽象方法的聲明與普通方法基本一致，也需要有方法名、參數列表和返回值類型，只是沒有方法體。類的成員方法的聲明格式如下：
[<修飾符>] abstract <返回類型> <方法名> ([<參數列表>]);
說明
在參數列表的括號后面一定要加上分號。
抽象類由于包含抽象方法，因此它不能使用new關鍵字進行實例化，也不能在類中定義構造函數和靜態方法，但是抽象類中可以包含具體實現了的非靜態方法。所以讀者不要誤解成抽象類中的方法全部都是抽象方法，而是只有一個類中包含一個抽象方法，那么這個類就是抽象類。抽象類的子類中應該對抽象方法進行具體的實現，否則子類本身也就成為抽象類了。
【實例3-8】抽象類的定義和使用。
首先定義抽象類Student，該類中包含一個抽象方法show_id()。
01 abstract class Student {
02 int stu_id;
03 void set_id(int id) {
04 stu_id=id;
05 }
06 //定義抽象方法
07 abstract void show_id();
08 }
【代碼說明】在該抽象類的第7行定義了一個抽象方法show_id()。
然后定義繼承Student類的子類Granduate類。
01 class Granduate extends Student {
02 int dep_number;
03 void set_dep(int dep_num) {
04 dep_number=dep_num;
05 }
06 //具體定義父類中的抽象方法
07 void show_id() {
08 System.out.println(“The department number is:”+dep_number);
09 }
10 }
【代碼說明】在該類的第7行定義了父類中的抽象方法show_id()的具體實現。
說明
必須具體定義父類中的抽象方法，否則該類也將成為抽象類。
最后定義調用Granduate類的應用程序類。
01 public class Student_Show {
02 public static void main(String args[]) {
03 Granduate sun=new Granduate();//創建子類的實例
04 sun.set_id(102);
05 sun.set_dep(6);
06 sun.show_id();//調用子類中已經實現了的父類中的抽象方法
07 }
08 }
【代碼說明】在應用程序類的第6行調用show_id()方法，由于該方法已經在Granduate類中被實現，所以可以被正確調用。
【運行結果】執行應用程序，將調用子類中具體定義后的show_id()方法，最終程序輸出結果與如圖3.4所示的結果一樣。
2.最終類
如果在一個類定義前加上final關鍵字，那么這個類就不能再被其他的類所繼承，這樣的類被稱做最終類。最終類可以避免開發者編寫的類被別人繼承后加以修改。
例如，下面的類定義和繼承：
final class A {
…..
}
class B extends A {
….
}
這樣的繼承將是錯誤的，在程序編譯時將提示類A是不能被繼承的。
final關鍵字除了可以用在聲明最終類時，還可以應用在成員變量和成員方法的聲明上，如果在成員變量的定義前加上final關鍵字，則這個變量的值在以后的程序中只能被引用，而不能被改變，final在這里的作用相當于C++語言中的const。
說明
使用final的成員變量必須在聲明時同時給定初始值。
例如，聲明不能被修改的成員變量的示例代碼如下：
class A {
final float PI=3.14159f;
final float E=2.71828f;
….
}
如果在成員方法定義前加上final關鍵字，那么表示這個方法在子類中不能被覆蓋。