JavaSE面向对象

文章目录

• 引入
• 继承的语法
• 继承中两个类的关系
• 引用数据类型的类型转换
• • 转换的是什么
  • 转换的前提条件
  • 转换的具体情况
• 继承的优缺点
• 继承层次
• • Java单继承机制
  • 继承层次
• protected访问权限
• • 回顾访问权限修饰符的四种访问级别
  • protected访问权限
  • 结论
  • protected访问权限存在的意义
• 继承的限制

继承是整个Java面向对象的核心技术，没有继承就没有Java面向对象，也就没有Java语言。

 

引入

对于在多个类中被重复定义的成员，既然有重复，那就想复用它们。Java中对代码的直接复用通常依赖于方法，但是想要复用类的成员，显然用方法无法实现，那就必须使用Java中的继承机制。Java中的继承，本质上是对类的成员的复用。

 

继承的语法

Java在定义一个类时，可以显式地直接让它继承另一个类，这就是Java的继承机制，其语法为：

[访问权限修饰符] class 类名 extends 被继承的类{
	// 类体
}

语法解释：

1. extends关键字表示继承。

2. 被继承的类必须是已经存在的某个类。

3. 被继承的类称之为“父类”，继承父类的类称之为“子类”。

4. 继承后，子类会得到父类的所有成员。

   需要注意的是：这里的成员只考虑普通成员，静态成员实际上不能被继承，构造器也不能。

5. 子类继承父类后，可以在得到父类成员的基础上再自定义自己的成员。所以从功能上来说，子类往往比父类更强大，至少不会比父类差。所以，这也正是Java中的继承使用“extends”关键字的含义：子类继承父类，实际上是子类“扩展”了父类。

6. 父类中没有的东西，子类继承不来。

 

继承中两个类的关系

继承中，子类和父类是“is-a”关系，子类“is-a”父类，子类可以看成是一个父类，子类可以当成父类使用。

“is-a”关系的理解

1. 从实际代码角度

   可以用父类引用指向子类对象，说明子类对象可以当成父类对象去使用，所以子类“is-a”父类。

2. 从数据类型的定义的角度

   数据类型是：一组数据 + 基于数据的 *** 作

   引用数据类型是：成员变量的集合 + 成员方法的集合

   子类通过继承父类，得到了父类的所有成员，从数据类型上来说，子类就覆盖了父类的成员，具有了父类的功能，子类可以当作父类去使用，也就是子类“is-a”父类。

3. 从直观的逻辑角度

   比如学生属于人类，猫属于动物。直接就能看出“is-a”关系。

   值得注意的是：这种方式只能应对常见和简单的场景，实际开发中很多时候没有直白的逻辑关系，就需要通过设计文档来了解相关信息。

反过来，父类和子类的关系

父类对于子类没有直接关系，子类往往要比父类功能更强大丰富，父类不能当作子类使用。

使用继承的原则

要使用继承语法，一定要充分考虑父子类是否具有“is-a”关系。虽然继承的本质是复用成员，但是不要单纯的为了复用成员而使用继承，没有“is-a”关系，就不应该使用继承。在实际开发中，需要认真分析程序中类的关系，写入文档，避免出现错误的继承。

 

引用数据类型的类型转换 转换的是什么

转换的是引用的数据类型，而对象的类型是不可能转换的。

 

转换的前提条件

前提条件是必须存在继承，而且类型转换必须发生在父子类关系中，如果不是继承关系的两个类发生类型转换，会导致编译报错。

这也反映出继承一个重要的优点：继承打破了引用数据类型的类型限制，有了继承以后，引用数据类型才出现了类型转换。

 

转换的具体情况

基本数据类型的类型转换

• 自动类型转换： 指的是不需要写额外代码，编译器自动完成类型转换。是一种取值范围“小转大”的转换。
• 强制类型转换： 指的是由程序员手动写代码，强制编译器完成类型转换。是一种取值范围“大转小”的转换。

引用数据类型的类型转换同样分为两大类：

• 自动类型转换： 指的是不需要写额外代码，编译器自动完成类型转换。

  • 条件：子类引用转换成父类引用。
  • 特殊称呼：从继承的方向来说，子到父，属于“向上转型”。
  • 原因：子类“is-a”父类，子类可以当成父类使用。

• 强制类型转换： 指的是由程序员手动写代码，强制编译器完成类型转换。

  • 条件：父类引用转换成子类引用。

  • 语法：

    强转后的引用的类名 对象名 = (强转后的引用的类名)被强转类型的引用名;
    

  • 特殊称呼：从继承的方向来说，父到子，属于“向下转型”。

  • 原因：绝大多数情况下，父类都不能当成子类使用。

 

继承的优缺点

优点

1. 继承可以复用类的成员，减少代码冗余。
2. 继承的出现，更有利于功能的扩展，提升了程序的可维护性，更好地应对需求变更。
3. 继承的出现，对于Java的引用类型而言，弱化了类型的约束力，引用数据类型出现了数据类型转换的概念。这其实是Java实现面向对象第三个特征——多态的前提。

缺点

1. 子类继承父类必须无条件的接收父类的所有成员，无法在继承时选择不继承某个成员。
2. 父类中对成员进行修改，也会严格地体现到每一个子类中，无法选择具体在哪一个子类生效。

由继承的缺点可以引出——方法的重写

子类在继承父类方法时，不可能不继承父类成员方法，但是，子类可以通过某种手段修改父类方法的实现，这称之为方法的覆盖/重写（override）。

如果说继承是面向对象的核心，那么方法的重写就是继承的核心。

 

继承层次 Java单继承机制

Java中的一个类，在使用extends关键字直接继承某个类时，最多只能继承一个，不能使用extends关键字同时直接继承多个类。即一个类最多只能有一个“直接父类”。

像Java这种，只能由一个直接父类而不能有多个的设计，称之为“单重继承”或“单继承”。而像C++当中，一个类可以直接继承多个类，就称之为“多重继承”或“多继承”。

但Java中实际上有一些手段，可以实现真正意义上的多继承。

 

继承层次

Java中的一个类虽然只能有一个直接父类，但是直接父类还有直接父类，那么就会存在多个“间接父类”。

于是就有以下几个概念

• 祖先类：处在继承顶层的类。

  Object类是Java所有类继承层次中顶层的祖先类，Java中的每个类，都直接或间接地继承了Object类。如果一个类没有直接使用extends关键字直接继承某个类，那么它就隐式继承Object类，Object类就是它的直接父类，隐式继承不用写出。

• 继承层次：由某个祖先类派生出来的所有类的集合叫做继承层次（族谱）。

• 继承链：从某一个子类开始，到其祖先类的路径。

继承层次中需要注意：

1. 在一条继承链中，总称呼下游类是上游类的子类，不管隔了几层。没有孙子类或重孙子类的概念。
2. 在一条继承链中，下游的类宗室继承上游类的所有成员，不管隔了几层。
3. 在一条继承链中，下游类总可以看成一个上游类，存在“is-a”关系。
4. 【重要】不在同一条继承链中的类，没有任何关系，Java中没有“兄弟姐妹”类的概念。因为一方面，子类可以自由扩展功能，另一方面，继承来的东西也是可以修改的。
5. 【重要】不在同一条继承链中的类，引用数据类型的类型转换也是不能发生的。引用数据类型的转换一定是发生在同一条继承链中。
   • 同一条继承链中，从子到父，是向上转型，是自动类型转换。
   • 同一条继承链中，从父到子，是向下转型，是强制类型转换。
6. 不能循环定义继承。比如A继承B，B继承C，再让C来继承A，这是不行的。
7. 继承链理论上可以无限延伸下去，但是一般实际中不会使用到太多层的继承。

 

protected访问权限 回顾访问权限修饰符的四种访问级别

1. private，私有的，最严格，自己类中才能访问。
2. package-private，默认的，缺省的访问权限，同包下可用。
3. protected，受保护的访问权限，在不同包包下的子类中可以访问。
4. public，公共的，不同包下，随便访问。

注：宽松的访问权限级别，总是包含更严格的访问级别。

 

protected访问权限

在使用受保护的访问权限时，首先要看清楚这个受保护的成员的位置（包位置）

1. 只要是同包下，随便访问。
2. 不同包下，只要是非子类，都不能访问。
3. 不同包下的子类，这是我们关注的重点。

受保护的成员在不同包的子类中的访问情况：

可以访问，但是只能在子类中创建子类自身对象，然后访问子类从父类中继承过来的受保护成员，其他方式皆不可行。

 

结论

protected修饰的成员，在同类、同包下可以任意访问；如果是非同包下，则必须是在子类中，且必须是创建子类自身对象，才可以访问它继承自父类的protected成员，其他方式创建对象都不可以访问。

 

protected访问权限存在的意义

由于继承机制的存在，如果类中的某个成员，非常有价值，我们希望这个成员总是被子类使用，但又不会被滥用，使用protected修访问权限就能达到这样的目的。

被protected修饰的成员，在不同包下能够保证该成员能且只能被子类自身所使用，这样就充分保证了子类拥有对自己继承的protected成员最大的权限，在子类中，可以重写从父类继承过来的方法的访问权限和方法体（注意继承的变量是不存在重写的）。

 

继承的限制

1. 父类中的私有成员，能不能被子类继承

   继承了，但是没有访问权限，导致子类无法直接访问父类中的私有成员。可以间接的在父类中写一个有访问权限的Getter方法去访问它，子类继承这个Getter就能够访问继承过来的私有成员了。

2. 父类中的构造器，能不能被子类继承

   构造器是不能被继承的。

3. 父类中的静态成员，能不能被子类继承

   静态成员不考虑继承，也不是继承。代码中可以用“子类类名.”访问父类静态成员，不过是父子类共用了父类的静态成员。静态成员永远属于类，可以被子类共用，但这不是继承。