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一、简介
1.1、问题引入
在现实生活中，继承一般指的是子女继承父辈的财产。在程序中，继承描述的是事物之间的所属关系，通过继承可以使多种事物之间形成一种关系体系。
例如公司中的研发部员工和维护部员工都属于员工，程序中便可以描述为研发部员工和维护部员工继承自员工，同理，JavaEE工程师和Android工程师继承自研发部员工，而维网络维护工程师和硬件维护工程师继承自维护部员工。这些员工之间会形成一个继承体系，具体如下图所示：
在Java中，类的继承是指在一个现有类的基础上去构建一个新的类，构建出来的新类被称作子类，现有类被称作父类，子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。
1.2、再看一个问题
1.2.1、代码
public class Teacher{
private String name;
private int age;
private double salary;
public void run(){
System.out.println("跑步");
}
}
public class Student{
private String name;
private int age;
private String major;
public void study(){
System.out.println("学习");
}
}
1.2.2、分析
通过上面的代码发现，这两个类有共同的属性，日后还可能存在大量的共同的方法，那么意味着，需要每次都这么定义，很麻烦，怎么办呢？
我们发现，不管是学生，还是老师，都是人，所以我们可以单独的定义人这样的类，让学生类和老师去继承这个类，这样就简单多了。
1.2.3、结论
- 多个类中存在相同属性和行为时，将这些内容抽取到单独一个类中，那么多个类无需再定义这些属性和行为，只要继承那个类即可。
- 继承性的好处：
- ① 减少了代码的冗余，提高了代码的复用性；
- ② 便于功能的扩展；
- ③ 为之后多态性的使用，提供了前提。
1.3、总结
其中，多个类可以称为子类，单独那一个类称为父类、超类（superclass）或者基类 。
继承描述的是事物之间的所属关系，这种关系是： is-a 的关系。例如，图中兔子属于食草动物，食草动物属于动物。可见，父类更通用，子类更具体。
我们通过继承，可以使多种事物之间形成一种关系体系。
1.4、继承格式
通过extends关键字，可以声明一个子类继承另外一个父类，定义格式如下：
1.4.1、格式
class 父类 {
...
}
class 子类 extends 父类 {
...
}
1.4.2、示例
/*
* 定义员工类Employee
*/
class Employee {
String name; // 定义name属性
// 定义员工的工作方法
public void work() {
System.out.println("尽心尽力地工作");
}
}
/*
* 定义研发部员工类Developer 继承 员工类Employee
*/
class Developer extends Employee {
// 定义一个打印name的方法
public void printName() {
System.out.println("name=" + name);
}
}
/*
* 定义测试类
*/
public class Example01 {
public static void main(String[] args) {
Developer d = new Developer(); // 创建一个研发部员工类对象
d.name = "小明"; // 为该员工类的name属性进行赋值
d.printName(); // 调用该员工的printName()方法
d.work(); // 调用Developer类继承来的work()方法
}
}
在上述代码中，Developer类通过extends关键字继承了Employee类，这样Developer类便是Employee类的子类。从运行结果不难看出，子类虽然没有定义name属性和work()方法，但是却能访问这两个成员。这就说明，子类在继承父类的时候，会自动拥有父类的成员。
二、继承
2.1、继承的好处&注意事项
2.1.1、好处
- 继承的出现提高了代码的复用性，提高软件开发效率。
- 继承的出现让类与类之间产生了关系，提供了多态的前提。
2.1.2、需要注意的问题
-
问题1
在Java中，类只支持单继承，不允许多继承，也就是说一个类只能有一个直接父类，例如下面这种情况是不合法的。
class A{} class B{} class C extends A,B{} // C类不可以同时继承A类和B类 -
问题2
多个类可以继承一个父类，例如下面这种情况是允许的。
class A{} class B extends A{} class C extends A{} // 类B和类C都可以继承类A -
问题3
在Java中，多层继承是可以的，即一个类的父类可以再去继承另外的父类，例如C类继承自B类，而B类又可以去继承A类，这时，C类也可称作A类的子类。下面这种情况是允许的。
class A{} class B extends A{} // 类B继承类A，类B是类A的子类 class C extends B{} // 类C继承类B，类C是类B的子类，同时也是类A的子类 -
问题4
在Java中，子类和父类是一种相对概念，也就是说一个类是某个类父类的同时，也可以是另一个类的子类。例如上面的这种情况中，B类是A类的子类，同时又是C类的父类。
2.2、子父类中成员变量的特点
2.2.1、说明
了解了继承给我们带来的好处，提高了代码的复用性。继承让类与类或者说对象与对象之间产生了关系。那么，当继承出现后，类的成员之间产生了那些变化呢？
2.2.2、情况1
成员变量：如果子类父类中出现不同名的成员变量，这时的访问是没有任何问题。
class Fu
{
//Fu中的成员变量。
int num = 5;
}
class Zi extends Fu
{
//Zi中的成员变量
int num2 = 6;
//Zi中的成员方法
public void show()
{
//访问父类中的num
System.out.println("Fu num="+num);
//访问子类中的num2
System.out.println("Zi num2="+num2);
}
}
class Demo
{
public static void main(String[] args)
{
Zi z = new Zi(); //创建子类对象
z.show(); //调用子类中的show方法
}
}
代码说明：Fu类中的成员变量是非私有的，子类中可以直接访问，若Fu类中的成员变量私有了，子类是不能直接访问的
2.2.3、情况2
当子父类中出现了同名成员变量时，在子类中若要访问父类中的成员变量，必须使用关键字super来完成。super用来表示当前对象中包含的父类对象空间的引用。
class Fu
{
//Fu中的成员变量。
int num = 5;
}
class Zi extends Fu
{
//Zi中的成员变量
int num = 6;
void show()
{
//子父类中出现了同名的成员变量时
//在子类中需要访问父类中非私有成员变量时，需要使用super关键字
//访问父类中的num
System.out.println("Fu num="+super.num);
//访问子类中的num2
System.out.println("Zi num2="+this.num);
}
}
class Demo5
{
public static void main(String[] args)
{
Zi z = new Zi(); //创建子类对象
z.show(); //调用子类中的show方法
}
}
2.3、子父类中成员方法特点-重写&应用
2.3.1、子父类中成员方法的特点
当在程序中通过对象调用方法时，会先在子类中查找有没有对应的方法，若子类中存在就会执行子类中的方法，若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。
class Fu{
public void show(){
System.out.println("Fu类中的show方法执行");
}
}
class Zi extends Fu{
public void show2(){
System.out.println("Zi类中的show2方法执行");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
z.show(); //子类中没有show方法，但是可以找到父类方法去执行
z.show2();
}
}
2.3.2、成员方法特殊情况:覆盖
子类中出现与父类一模一样的方法时，会出现覆盖操作，也称为override重写、复写或者覆盖。
class Fu
{
public void show()
{
System.out.println("Fu show");
}
}
class Zi extends Fu
{
//子类复写了父类的show方法
public void show()
{
System.out.println("Zi show");
}
}
2.3.3、方法重写的应用
当子类需要父类的功能，而功能主体子类有自己特有内容时，可以重写父类中的方法，这样，即沿袭了父类的功能，又定义了子类特有的内容。
举例：比如手机，当描述一个手机时，它具有发短信，打电话，显示来电号码功能，后期由于手机需要在来电显示功能中增加显示姓名和头像，这时可以重新定义一个类描述智能手机，并继承原有描述手机的类。并在新定义的类中覆盖来电显示功能，在其中增加显示姓名和头像功能。
//手机类
class Phone{
public void sendMessage(){
System.out.println("发短信");
}
public void call(){
System.out.println("打电话");
}
public void showNum(){
System.out.println("来电显示号码");
}
}
//智能手机类
class NewPhone extends Phone{
//覆盖父类的来电显示号码功能，并增加自己的显示姓名和图片功能
public void showNum(){
//调用父类已经存在的功能使用super
super.showNum();
//增加自己特有显示姓名和图片功能
System.out.println("显示来电姓名");
System.out.println("显示头像");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new NewPhone().showNum();
}
}
2.3.4、方法重写的注意事项
-
事项1
子类方法覆盖父类方法，必须要保证权限大于等于父类权限。
class Fu(){ void show(){ } public void method(){ } } class Zi() extends Fu{ public void show(){ } //编译运行没问题 void method(){ } //编译错误 } -
事项2
- 父类被重写的方法的返回值类型是void,则子类重写的方法的返回值类型只能是void;
- 父类被重写的方法的返回值类型是A类型，则子类重写的方法的返回值类型可以是A类或A类的子类;
- 父类被重写的方法的返回值类型如果是基本数据类型(比如:double)，则子类重写的方法的返回值类型必须是相同的基本数据类型(必须是:double)。
- 子类方法抛出的异常不能大于父类被重写的方法抛出的异常
-
事项3
子类与父类中同名同参数的方法必须同时声明为非static的(即为重写)。
2.4、继承后的特点:构造方法
当类之间产生了关系，其中各类中的构造方法，又产生了哪些影响呢？
首先我们要回忆两个事情，构造方法的定义格式和作用。
-
构造方法的名字是与类名一致的。所以子类是无法继承父类构造方法的。
-
构造方法的作用是初始化成员变量的。所以子类的初始化过程中，必须先执行父类的初始化动作。子类的构
造方法中默认有一个 super() ，表示调用父类的构造方法，父类成员变量初始化后，才可以给子类使用。因为只有创建了父类对象，才有子类对象，先有父亲，再有孩子。代码如下：
class Fu { private int n; Fu(){ System.out.println("Fu()"); } } class Zi extends Fu { Zi(){ // super（），调用父类构造方法 super(); System.out.println("Zi（）"); } } public class Demo{ public static void main (String args[]){ Zi zi = new Zi(); } } 输出结果： Fu（） Zi（）
三、super关键字
3.1、父类空间优先于子类对象产生
3.1.1、说明
在每次创建子类对象时，先初始化父类空间，再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间，便可以包含其父类的成员，如果父类成员非private修饰，则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造方法调用时，一定先调用父类的构造方法。
3.1.2、图示
3.2、super和this的含义
- super ：代表父类的存储空间标识(可以理解为父亲的引用)。
- this ：代表当前对象的引用(谁调用就代表谁)。
3.3、super和this的用法
this.成员变量 ‐‐ 本类的
super.成员变量 ‐‐ 父类的
this.成员方法名() ‐‐ 本类的
super.成员方法名() ‐‐ 父类的
class Animal {
public void eat() {
System.out.println("animal : eat");
}
}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("cat : eat");
}
public void eatTest() {
this.eat(); // this 调用本类的方法
super.eat(); // super 调用父类的方法
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal();
a.eat();
Cat c = new Cat();
c.eatTest();
}
}
输出结果为：
animal : eat
cat : eat
animal : eat
3.4、super访问构造方法
3.4.1、说明
this(...) ‐‐ 本类的构造方法
super(...) ‐‐ 父类的构造方法
子类的每个构造方法中均有默认的super()，调用父类的空参构造。如果里面带有参数，则指向有参构造
手动调用父类构造会覆盖默认的super()。
super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行，所以不能同时出现。
3.4.2、思考
为什么子类对象创建都要访问父类中的构造方法？因为子类继承了父类的内容，所以创建对象时，必须要先看父类是如何对其内容进行初始化的，看如下程序：
class Fu{
int num ;
Fu(){
System.out.println("Fu构造方法"+num);
num = 4;
}
}
class Zi extends Fu{
Zi(){
//super(); 调用父类空参数构造方法
System.out.println("Zi构造方法"+num);
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new Zi();
}
}
执行结果：
Fu构造方法0
Zi构造方法4
通过结果发现，子类构造方法执行时中，调用了父类构造方法，这说明，子类构造方法中有一句super()。
那么，子类中的构造方法为什么会有一句隐式的super()呢？
原因：子类会继承父类中的内容（数据），可能还会使用父类的数据。所以子类在初始化时，必须先到父类中去执行父类的初始化动作。这样，才可以使用父类中的内容。
当父类中没有空参数构造方法时，子类的构造方法必须有显示的super语句，指定要访问的父类有参数构造方法。
3.5、子类对象创建过程的细节
如果子类的构造方法第一行写了this调用了本类其他构造方法，那么super调用父类的语句还有吗？
这时是没有的，因为this()或者super(),只能定义在构造方法的第一行，因为初始化动作要先执行。
父类构造方法中是否有隐式的super呢？
也是有的。记住：只要是构造方法默认第一行都是super();
父类的父类是谁呢？super调用的到底是谁的构造方法呢？
Java体系在设计，定义了一个所有对象的父类Object。
注意：类中的构造方法默认第一行都有隐式的super()语句，从而去访问父类中的空参数构造方法。
如果默认的隐式super()语句在父类中没有对应的构造方法，那么必须在构造方法中通过this或者super的形式明确要调用的构造方法。
四、抽象类
4.1、问题说明
当编写一个类时，我们往往会为该类定义一些方法，这些方法是用来描述该类的功能具体实现方式，那么这些方法都有具体的方法体。
但是有的时候，某个父类只是知道子类应该包含怎么样的方法，但是无法准确知道子类如何实现这些方法。比如一个图形类应该有一个求周长的方法，但是不同的图形求周长的算法不一样。那该怎么办呢？
分析事物时，发现了共性内容，就出现向上抽取。会有这样一种特殊情况，就是方法功能声明相同，但方法功能主体不同。那么这时也可以抽取，但只抽取方法声明，不抽取方法主体。那么此方法就是一个抽象方法。
描述JavaEE工程师：行为：工作。
描述Android工程师：行为：工作。
JavaEE工程师和Android工程师之间有共性，可以进行向上抽取。抽取它们的所属共性类型：研发部员工。由于JavaEE工程师和Android工程师都具有工作功能，但是他们具体工作内容却不一样。这时在描述研发部员工时，发现了有些功能（工作）不具体，这些不具体的功能，需要在类中标识出来，通过java中的关键字abstract(抽象)。
当定义了抽象函数的类也必须被abstract关键字修饰，被abstract关键字修饰的类是抽象类。
4.2、抽象类&抽象方法的定义
4.2.1、格式
public abstract class 类名 {
public abstract 返回值类型 方法名(参数);
}
4.2.2、示例
//研发部员工
abstract class Developer {
//抽象函数。需要abstract修饰，并分号;结束
public abstract void work();
}
//JavaEE工程师
class JavaEE extends Developer{
public void work() {
System.out.println("正在研发淘宝网站");
}
}
//Android工程师
class Android extends Developer {
public void work() {
System.out.println("正在研发淘宝手机客户端软件");
}
}
4.3、抽象类的特点
- 抽象类和抽象方法都需要被abstract修饰。抽象方法一定要定义在抽象类中。
- 抽象类不可以直接创建对象，原因：调用抽象方法没有意义。
- 只有覆盖了抽象类中所有的抽象方法后，其子类才可以创建对象。否则该子类还是一个抽象类。
- 之所以继承抽象类，更多的是在思想，是面对共性类型操作会更简单。
4.4、抽象类的细节问题
4.4.1、问题1
抽象类一定是个父类？
是的，因为不断抽取而来的。
4.4.2、问题2
抽象类中是否可以不定义抽象方法。
是可以的，那这个抽象类的存在到底有什么意义呢？不让该类创建对象,方法可以直接让子类去使用。
4.4.3、问题3
抽象关键字abstract不可以和哪些关键字共存？
- private：私有的方法子类是无法继承到的，也不存在覆盖，而abstract和private一起使用修饰方法，abstract既要子类去实现这个方法，而private修饰子类根本无法得到父类这个方法。互相矛盾。
- final，后面讲
- static，后面讲
4.5、补充说明
-
抽象类不能创建对象，如果创建，编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。
理解：假设创建了抽象类的对象，调用抽象的方法，而抽象方法没有具体的方法体，没有意义。
-
抽象类中，可以有构造方法，是供子类创建对象时，初始化父类成员使用的。
理解：子类的构造方法中，有默认的super()，需要访问父类构造方法。
-
抽象类中，不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。
理解：未包含抽象方法的抽象类，目的就是不想让调用者创建该类对象，通常用于某些特殊的类结构设
计。
-
抽象类的子类，必须重写抽象父类中所有的抽象方法，否则，编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象
类。
理解：假设不重写所有抽象方法，则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后，调用抽象的方法，没有
意义。
五、综合案例-员工类系列定义
5.1、案例介绍
某IT公司有多名员工，按照员工负责的工作不同，进行了部门的划分（研发部员工、维护部员工）。研发部根据所需研发的内容不同，又分为JavaEE工程师、Android工程师；维护部根据所需维护的内容不同，又分为网络维护工程师、硬件维护工程师。
公司的每名员工都有他们自己的员工编号、姓名，并要做它们所负责的工作。
工作内容：
- JavaEE工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝网站
- Android工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝手机客户端软件
- 网络维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在检查网络是否畅通
- 硬件维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在修复打印机
请根据描述，完成员工体系中所有类的定义，并指定类之间的继承关系。进行XX工程师类的对象创建，完成工作方法的调用。
5.2、案例分析
5.2.1、图示
根据上述部门的描述，得出如下的员工体系图：
5.2.2、需求分析
根据员工信息的描述，确定每个员工都有员工编号、姓名、要进行工作。则，把这些共同的属性与功能抽取到父类中（员工类），关于工作的内容由具体的工程师来进行指定。
工作内容
- JavaEE工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝网站
- Android工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝手机客户端软件
- 网络维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在检查网络是否畅通
- 硬件维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在修复打印机创建JavaEE工程师对象，完成工作方法的调用
5.2.3、开发
创建JavaEE工程师对象，完成工作方法的调用
5.3、代码实现
5.3.1、定义员工类(抽象类)
public abstract class Employee {
private String id;// 员工编号
private String name; // 员工姓名
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//工作方法（抽象方法）
public abstract void work();
}
5.3.2、研发部员工类
public abstract class Developer extends Employee {
}
5.3.3、维护部员工类
public abstract class Maintainer extends Employee {
}
5.3.4、定义JavaEE工程师
public class JavaEE extends Developer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为" + getId() + "的" + getName() + "员工，正在研发淘宝网站");
}
}
5.3.5、Android工程师
public class Android extends Developer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为"+ getId() +"的"+ getName()+"员工，正在研发淘宝手机客户端");
}
}
5.3.5、Network网络维护工程师
public class Network extends Maintainer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为"+ getId() +"的"+ getName() + "员工，正在检查网络是否畅通");
}
}
5.3.6、Hardware硬件维护工程师
public class Hardware extends Maintainer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为" + getId() + "的" + getName() + "员工，正在修复打印机");
}
}
5.3.7、测试类
创建JavaEE工程师对象，完成工作方法的调用。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建JavaEE工程师员工对象
JavaEE ee = new JavaEE();
//设置该员工的编号
ee.setId("000015");
//设置该员工的姓名
ee.setName("小明");
//调用该员工的工作方法
ee.work();
}
}