JAVA面向对象的三大特征--继承，干货详解

我就是我 2023-10-08 20:11 52阅读 0赞

## **前言** ##

**在上一篇文章中给大家讲解了面向对象三大特征之一的封装，现在我们还有另外的两个特征没有了解。在今天的这篇文章中，我们会给大家讲解面向对象的第二大特征--继承！**我们之前操作的类一般都是单个的类，还没有怎么同时处理过两个类，而从继承的知识点开始，我们就会处理父子两个类之间的关系了。

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全文大约【**5400】**字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考......

## **一. 继承简介** ##

### **1. 概述** ###

在日常生活中，“继承”是施方的一种赠与，受方的一种获得，是将一方所拥有的东西给予另一方。

![29aa5fc4e02fe33faa0bff012e1bca73.png][]

### **2. 概念** ###

开发中的”继承“，其实和我们日常生活中所熟知的含义类似，代表着子类可以从父类中得到的承接。

在Java中，**继承表示子类能够承接父类的特征和行为，使得子类对象(实例)具有父类的成员属性。或者子类可以从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为，所以继承是类与类之间特征(属性)和行为(方法)的一种赠与或获得。继承能让我们创建出带有等级层次的类，**两个类之间的继承会满足“is a”的关系，如下图所示：

![a5f72eae22d99a9deb20a8eb6a385f49.png][]

**Java中的继承是对已存在的类进行扩展，从而产生新的类。已经存在的类称为父类、基类或超类，而新产生的类称为子类或派生类。在子类中，不仅包含父类的属性和方法，还可以增加新的属性和方法。**

### **3. 优缺点** ###

继承能够减少代码的冗余，提高代码复用性，具有以下优点：

1. 实现了代码共享，减少了创建类的工作量，使子类可以拥有父类的方法和属性；

2. 提高了代码的维护性和可重用性；

3. 提高了代码的可扩展性，更好的实现父类的方法。

但继承也并非全是优点，毕竟这个世界上没有十全十美的东西，也有如下一些缺点：

1. 继承具有侵入性。只要继承，就必须拥有父类的非私有属性和方法；

2. 降低了代码的灵活性。子类拥有父类的属性和方法后就会多了一些约束。

3. 提高了代码的耦合性(应该高内聚低耦合)。父类的常量、变量和方法被修改时，也要考虑对子类进行修改，有可能会导致大段的代码被重构。

### **4. 使用特性** ###

继承在使用时，具有如下特性，需要我们牢牢掌握：

● **子类继承父类，可以继承父类中的属性和方法，即儿子可以继承爹的特征、遗产；**

● **子类可以拥有自己独有的属性和方法，即儿子可以有自己的个性；**

● **只能单继承，java中一个子类只能继承一个父类，但一个父类可以拥有多个子类。即一个儿子只能有一个亲爹，但一个爹可以有多个儿子；**

● **多重继承结构，父类还可以继承另外一个类。Java中最大的父类是Object，如果一个类没有显式地标明继承自哪个父类，默认都是Object的子类。即儿子有爹，爹也有自己的爹......最终有个老祖宗是Object，这是根！**

### **5. 注意事项** ###

但是我们要注意，虽然子类继承父类时，很多属性和方法都能继承过来，但也有一些内容无法继承，主要是以下几点：

● **构造方法不能被继承**，即生成父类对象的方法不能传给儿子，这样就”乱伦“了；

● **父类的私有属性不能被继承**，即爹的私有财产小金库不能继承给儿子；

● **父类中使用默认修饰符修饰的属性和方法，在不同包的子类中不能被继承；**

● **使用final声明的类是最终类，也不能被继承。**

在继承时，需要考虑父类中的访问修饰符问题。关于访问修饰符，**壹哥**在之前的文章中就给大家讲过，你还能想起来吗？看看下面这个表格回忆一下吧。

![e36eafb512d456ecd54c2e7818ab2378.png][]

**类的继承不会改变类成员的访问权限。也就是说，如果父类的成员是公有的、被保护的或默认的，它的子类仍具有相应的这些特性，且子类不能继承父类的构造方法。**

了解了关于继承的这些内容之后，接下来我们再通过一些代码案例来实操一下吧。

## **二. 代码实现** ##

### **1. 基本语法** ###

首先我们来看看继承的基本语法。

class 父类 {
        ...
    }
     
    class 子类 extends 父类 {
        ...
    }

extends关键字直接跟在子类名称之后，后面是子类要继承的父类名称。

### **2. extends关键字** ###

Java中的继承主要是通过extends关键字来实现。**extends的英文意思是扩展，而不是继承。**extends很好地体现了子类和父类的关系，即子类是对父类的扩展，子类是一种特殊的父类。从这个角度看，使用“继承”这个词来描述子类和父类的关系是错误的，所以用“扩展”更恰当。

**Java类的继承是单一继承，即一个子类只能拥有一个父类。**如果一个类没有明确地继承某个别的类，编译器会自动加上extends Object，即默认继承Object(在**java.lang**包中，不需要手动import导包**)**祖先类。所以，除了Object之外的任何类，都会继承某个类，只有Object没有父类。

另外我们也可以利用implements关键字实现接口，这其实也是一种变相的继承，**壹哥**后面会再给大家单独讲解接口的实现。所以很多地方在介绍Java单继承时，会说Java类只能有一个父类，其实严格地说，这种说法是不准确的！应该是**一个类只能有一个直接父类，但它可以有多个间接的父类。**比如儿子只能有一个亲爹，但是爷爷、老爷爷、老老爷爷等也是儿子的“父类”，“父辈”，这属于间接父类。

### **3. 需求分析** ###

接下来**壹哥**通过一个案例，让大家来看看该如何进行继承的实现。这里我对动物的共性做了一些抽象，如下图所示：

![18673af1614d132d115ad8454ea53714.png][]

从上图中，我们可以看到这些不同的动物有一些共同的属性，比如“品种、年龄、性别”；也有一些共同的方法，比如吃、睡等。但不同的动物也有会一些个性化的行为或特征，比如鱼可以游泳，鸟会飞，狗会跑，蛇会爬。那么如果让我们来设计一个程序对动物进行描述，就需要对他们的特征和行为进行抽象归纳。

所以根据上图，我们可以总结出一些基本的规律：如果我们想实现继承，需要把使用到的多个具体类，进行共性的抽取，进而定义父类。在一组相同或类似的类中，抽取出共性的特征和行为定义在父类中，实现代码的重用。

### **4. 代码实现** ###

那么具体该怎么进行代码实现呢？我们来参考下面这些案例吧。

#### **4.1 Animal父类** ####

我们先来定义一个Animal父类，在这里定义一些共同的属性和方法。

public class Animal {
        
        //定义公共属性
        String name;
        int age;
        String type;
    
        //定义公共方法
        public void sleep() {
            System.out.println("睡觉...");
        }
    
        public void eat() {
            System.out.println("吃饭...");
        }
        
    }

在OOP面向对象的术语中，我们可以**把Animal称为父类(parent class)、超类(super class)或者基类(base class)；把Cat/Dog等称为子类(subclass)、扩展类(extended class)。**

#### **4.2 定义子类Cat** ####

我们再来定义一个子类Cat。子类会从父类中继承共同的属性和方法，但不能继承父类的构造方法和私有属性，子类中可以定义自己特有的属性和方法。

/**
     * 
     * 定义子类
     */
    public class Cat extends Animal{
        
        //从父类中继承共同的属性和方法，但不能继承父类的构造方法和私有属性！
    
        //定义独有属性
        String color;
    
        //定义独有方法
        public void catchMouse() {
            System.out.println("抓老鼠...");
        }
        
    }

子类继承父类之后，就具有了父类中的属性和方法，子类不用再重复地编写这些代码。我们只需要为子类编写新增的功能即可，这样代码的可维护性和复用性也就提高了，代码也更加简洁了。

#### **4.3 定义子类Dog** ####

我们再来定义第二个子类Dog

/**
     * 
     * 定义子类
     */
    public class Dog extends Animal{
        
        //定义子类独有属性
        String color;
    
        //定义子类独有方法
        public void lookHome() {
            System.out.println("看家...");
        }
    
    }

#### **4.4 效果测试** ####

接下来我们在main()方法中对上面的继承关系进行测试。

/**
     * 
     * 测试继承
     */
    public class ExtendTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            Dog dog = new Dog();
            //使用父类继承下来的属性
            dog.name = "旺财";
            dog.type = "泰迪";
            dog.age = 3;
            //使用子类独有属性
            dog.color = "黄色";
    
            System.out.println("姓名为:"+dog.name+",品种为："+dog.type+",毛色为:"+dog.color);
            //使用父类继承下来的方法
            dog.eat();
            dog.sleep();
            //使用子类独有方法
            dog.lookHome();
        }
    
    }

## **三. 几种不能继承的情况** ##

### **1. 构造方法不能被继承** ###

**子类不能继承父类的构造方法，只能隐式或显式地调用。**如果父类的构造方法带有参数，继承的子类可以在自己的构造方法中，显式地利用 **super**关键字调用父类的构造方法，并配以适当的参数列表。

如果父类的构造方法没有参数，则子类的构造方法中可以不用 **super**关键字调用父类的构造方法，系统会自动调用父类的无参构造方法。

接下来我们再通过一个案例来进行说明。

#### **1.1 定义父类** ####

这里定义了一个带有2个构造方法的父类，如下所示：

/**
     * 父类
     */
    public class Father {
    
        //私有属性不能被继承
        private String name;
        private int age;
        private String secret;
        
        //公开的属性--姓氏。公开属性可以被继承
        public String familyname;
    
        //如果在父类中存在有参的构造方法，但没有重载无参的构造方法，那么子类中必须存在有参的构造方法。否则会产生如下异常：
        //Implicit super constructor Father() is undefined. Must explicitly invoke another constructor
        public Father() {
            System.out.println("Father父类的无参构造方法");
        }
    
        public Father(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            System.out.println("Father父类的有参构造方法");
        }
    
    }

**如果在父类中存在有参的构造方法，但没有重载无参的构造方法，那么子类中必须显式地调用父类有参的构造方法。**否则会产生如下异常：

Implicit super constructor Father() is undefined. Must explicitly invoke another constructor。

![939c8aa09859c73317c6202be8115d8e.png][]

这是因为子类中默认会去调用父类中无参的构造方法，而在父类中如果没有无参的构造方法就会出错。

#### **1.2 定义子类** ####

接着我们定义一个带有2个构造方法的子类，如下所示：

/**
     * 
     * 定义子类
     */
    public class Son extends Father{
    
        //子类自己的私有属性
        private String hobby;
        private int height;
        private String job;
    
        //如果在父类中存在有参的构造方法，但没有重载无参的构造方法，那么子类中必须显式地调用父类有参的构造方法。否则会产生如下异常：
        //Implicit super constructor Father() is undefined. Must explicitly invoke another constructor
        public Son() {
            //不用显式调用super();方法
            //super();
    
            //父类中存在有参构造方法，但没有重载无参构造方法，需要显式调用如下方法。
            //super("",11);
            
            //这里会隐式地调用父类的无参数构造方法
            System.out.println("Son子类的无参构造方法");
        }
    
        public Son(String name,int age,String job) {
            //super();
            //子类显式地调用父类中带有参数的构造方法
            super(name, age);
            this.job = job;
            System.out.println("Son子类的有参构造方法"+job);
        }
        
    }

从这些案例中我们可以知道，**子类不会继承父类任何的构造方法，子类默认的构造方法是Java自动生成的，不是继承来的！**

#### **1.3 测试类** ####

这里定义一个测试类，测试上面的继承关系，如下所示：

public class FatherTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            //创建第一个子类对象
            Son son1 = new Son();
            
            //创建第二个子类对象
            Son son2 = new Son("小棒",38,"盗窃");
        }
    
    }

执行结果如下图所示：

![ff4b1100560a403a8fe029471a92890e.png][]

### **2. 私有属性不能被继承** ###

**父类中的私有属性不能被子类继承，公开的属性是可以的**，如下图所示：

![8db2f3047a1ddb072dedb77e7b1ffe69.png][]

但private私有的修饰符，有可能会使得继承的作用被削弱。所以有时候为了让子类可以访问父类的某些字段，我们可以把private改为protected关键词，用protected修饰的字段可以被子类访问。**protected关键字可以把字段和方法的访问权限控制在继承树的内部，一个protected字段和方法可以被其子类，以及子类的子类所访问。**

![03ddf0e287552463a3959259b9d3aa67.png][]

**另外父类中使用默认修饰符修饰的属性和方法，在不同包的子类中也不能被继承。**

### **3. final类不能被继承** ###

假如我们把上面的父类进行调整，用final关键字修饰Father类，如下图所示：

![cd1f30760d256bce84b152c6f1676da6.png][]

此时子类就会出现如下图所示的提示信息：

![daea7d7acf1202554d8c34d35c563093.png][]

“The type Son cannot subclass the final class Father”，**即子类不能继承final类**！

## **四. 新特性(拓展)--sealed+permits阻止继承** ##

### **1. 概述** ###

**一般情况下，只要一个类没有被final修饰，那么任何类都可以继承该类。**但从JDK 15开始，允许使用**sealed(密封)关键字**来修饰class，并利用**permits(许可)关键字**明确写出能够从该类继承的子类名称。

### **2. 示范案例** ###

#### **2.1 定义Shape类** ####

/**
     * 
     * 定义一个父类的“形状类”
     *         
     * Permitted class Triangle does not declare demo14.Shape as direct super class
     */
    public sealed class Shape permits Rect, Circle, Triangle {
    
        ...
    }

Shape类是一个被sealed修饰的类，它指定了3个类Rect/Circle/Triangle可以继承它，我们是利用permits关键字实现允许继承。**sealed类主要用于一些框架中，防止继承被滥用！**

#### **2.2 定义Rect类** ####

/**
     * 
     * 定义一个子类的“矩形类”
     * 
     * The class Rect with a sealed direct superclass or a sealed direct superinterface Shape 
     * should be declared either final, sealed, or non-sealed
     */
    public final class Rect extends Shape{
    
    }

Rect类可以继承Shape类，**因为Rect类是Shape的permits允许列表中的一个，属于白名单中的类。但如果是别的不在permits列表中的类就会报错。**

#### **2.3 定义Circle类** ####

#### **2.4 定义Triangle类** ####

#### **2.5 定义Ellipse类** ####

/**
     * 
     * 定义一个子类的“三角形类”
     * 
     * The type Ellipse extending a sealed class Shape should be a permitted subtype of Shape
     */
    public final class Ellipse extends Shape{
        //Compile error: class is not allowed to extend sealed class: Shape
        ...
    }

Ellipse类没有出现在Shape的permits列表中，就不能继承Shape类，否则就会报错：The type Ellipse extending a sealed class Shape should be a permitted subtype of Shape。Compile error: class is not allowed to extend sealed class: Shape

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## **五. 结语** ##

至此就把Java里的继承给大家讲解完毕了，现在你知道继承有什么特点了吗？关于继承，有如下几个要点：

● **继承是面向对象编程的一种强大的代码复用方式；**

● **Java只允许单继承，所有类最终的根类都是Object，**C++可以有多重继承(即一个子类有多个直接父类)**；**

● **父类中的 private 成员在子类中是不可见的，子类中不能直接使用它们；**

● **protected允许子类访问父类的字段和方法；**

● **在子类的构造方法中可以通过super()调用父类的构造方法；**

● **子类一般比父类包含更多的属性和方法；**

● **子类和父类的关系是is a，has关系不能用继承，但也并不是所有符合“is-a”关系的都应该用继承。**如正方形是一个矩形，但不能让正方形类来继承矩形类，因为正方形不能从矩形扩展得到任何东西。正确的继承关系是正方形类继承图形类。

关于继承的内容其实还有很多，比如super关键字的详情、父子类之间的转型问题等，更多关于继承的内容会在后面的文章中专门进行讲解。

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