Java类的继承原理与用法分析
什么是继承
继承是指在一个类的基础上创建一个新的类,新类会继承原有类的所有属性和方法。原有的类被称为父类或超类,新的类被称为子类或派生类。
继承的使用场景
继承的主要作用是实现代码的复用,避免重复代码并提高代码可维护性。通过继承,我们可以在原有类的基础上,扩展新的功能或者修改原有功能。同时,在某些情况下,继承也可以用于实现代码的分层结构。
如何使用继承
Java中使用extends关键字来实现继承,子类通过继承父类来获取父类的属性和方法。例如,下面是一个父类Animal和一个子类Dog的例子:
public class Animal {
protected String name;
protected int age;
public Animal(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public void speak() {
System.out.println("I am an animal.");
}
}
public class Dog extends Animal {
private String color;
public Dog(String name, int age, String color) {
super(name, age);
this.color = color;
}
public void bark() {
System.out.println("I am a dog that is " + color + ".");
}
}
在这个例子中,Dog类继承了Animal类,并添加了一个color参数。在Dog类的构造函数中,我们调用了父类Animal的构造函数,以初始化name和age属性。在Dog类中,我们也添加了一个新的方法bark()。
继承的特性
1. 子类继承了父类的所有属性和方法
在上面的例子中,Dog类继承了Animal类的两个属性name和age,以及一个方法speak()。
2. 子类可以覆盖父类的方法
在子类中,我们可以重写(覆盖)父类的方法。例如,我们可以在Dog类中重写父类Animal的speak()方法:
public class Dog extends Animal {
private String color;
public Dog(String name, int age, String color) {
super(name, age);
this.color = color;
}
public void bark() {
System.out.println("I am a dog that is " + color + ".");
}
@Override
public void speak() {
System.out.println("I am a dog.");
}
}
在这个例子中,我们重写了Animal类的speak()方法,并在其中打印了“I am a dog.”的信息。
3. 子类可以调用父类的构造函数
在子类的构造函数中,可以通过super关键字调用父类的构造函数。这样做可以在子类中初始化父类的属性。例如,上面提到的Dog类的构造函数中通过super关键字调用了Animal类的构造函数,以初始化name和age属性。
4. 子类可以添加新的属性和方法
在子类中,我们可以添加新的属性和方法。在上面的例子中,我们添加了一个color属性和一个bark()方法。
继承的注意事项
1. 子类不能直接访问父类的私有属性和方法
在继承中,子类不能直接访问父类的私有(private)属性和方法。这是因为私有属性和方法只能在当前类中访问,不能在子类中访问。如果需要访问父类的私有属性和方法,可以通过公有(public)或受保护(protected)方法来进行。
2. Java不支持多继承
Java不支持多继承,即一个类只能有一个直接父类。这是为了防止多个父类之间的冲突和复杂度,同时也推荐使用组合代替继承来避免继承的问题。
示例说明
示例一
下面的代码示例是一个父类Person和一个子类Student。在这个例子中,Student类继承了Person类,并添加了一个新的属性grade。在子类的构造函数中,通过super关键字调用了父类的构造函数来初始化父类的属性,同时调用了子类的setGrade()方法来初始化子类的属性。在子类中,我们重写了父类的toString()方法,以打印子类的信息。
public class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
}
}
public class Student extends Person {
private int grade;
public Student(String name, int age, int grade) {
super(name, age);
setGrade(grade);
}
public void setGrade(int grade) {
this.grade = grade;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{name='" + name + "', age=" + age + ", grade=" + grade + "}";
}
}
示例二
下面的代码示例是一个父类Shape和三个子类Circle、Rectangle和Triangle。在这个例子中,Three类分别继承了Shape类,并添加了新的属性和方法。
public abstract class Shape {
public String name;
public Shape(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public abstract double getArea();
}
public class Circle extends Shape {
public double radius;
public Circle(String name, double radius) {
super(name);
this.radius = radius;
}
@Override
public double getArea() {
return Math.PI * Math.pow(radius, 2);
}
}
public class Rectangle extends Shape {
public double width;
public double height;
public Rectangle(String name, double width, double height) {
super(name);
this.width = width;
this.height = height;
}
@Override
public double getArea() {
return width * height;
}
}
public class Triangle extends Shape {
public double base;
public double height;
public Triangle(String name, double base, double height) {
super(name);
this.base = base;
this.height = height;
}
@Override
public double getArea() {
return 0.5 * base * height;
}
}
在这个例子中,我们定义了一个抽象类Shape,并声明了一个抽象方法getArea()。每个子类实现了自己的getArea()方法,并添加了自己的特有属性。在主程序中,我们可以创建Shape数组,并对于每个元素进行相关操作。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Shape[] shapes = new Shape[3];
shapes[0] = new Circle("Circle", 2);
shapes[1] = new Rectangle("Rectangle", 3, 4);
shapes[2] = new Triangle("Triangle", 5, 6);
for (Shape shape : shapes) {
System.out.println(shape.getName() + " area = " + shape.getArea());
}
}
}
输出结果如下:
Circle area = 12.566370614359172
Rectangle area = 12.0
Triangle area = 15.0
在这个例子中,我们成功的创建了一个Shape数组,这个数组包含了三种不同的图形。在循环中,我们分别调用了每个元素的getName()和getArea()方法来输出对应的结果。这样的案例展示了继承在分层结构中的使用方法。
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