Java—继承与多态，你真的了解吗？

2019-08-08 00:20发布

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继承：

什么是继承？

继承是代码复用的一种形式，即在具有包含关系的类中，从属类继承主类的全部属性和方法，从而减少了代码冗余，提高了程序运行效率。例如，一个矩形（Rectangle类）属于四边形（Quadrilateral），正方形、平行四边形和梯形同样都属于四边形。从类的角度来解释，可以说成 Rectangle 类是从 Quadrilateral 类继承而来的，其中 Quadrilateral 类是基类，Rectangle 类是派生类。

基本介绍：

类和类之间的继承关系可以用UML符号表示，其中父类又叫超类或基类，子类又叫派生类。父类是子类的一般化，子类是父类的特化（具体化)。

JAVA不支持多继承，单继承使JAVA的继承关系很简单，一个类只能有一个父类，易于管理程序，同时一个类可以实现多个接口，从而克服单继承的缺点。

Java语言中的类只支持单继承，而接口支持多继承。Java中多继承的功能是通过接口（interface）来间接实现的。

特征

继承关系是传递的。若类C继承类B，类B继承类A（多层继承），则类C既有从类B那里继承下来的属性与方法，也有从类A那里继承下来的属性与方法，还可以有自己新定义的属性和方法。继承来的属性和方法尽管是隐式的，但仍是类C的属性和方法。继承是在一些比较一般的类的基础上构造、建立和扩充新类的最有效的手段。
继承简化了人们对事物的认识和描述，能清晰体现相关类间的层次结构关系。
继承提供了软件复用功能。若类B继承类A，那么建立类B时只需要再描述与基类(类A)不同的少量特征(数据成员和成员方法)即可。这种做法能减小代码和数据的冗余度，大大增加程序的重用性。
继承通过增强一致性来减少模块间的接口和界面，大大增加了程序的易维护性。
提供多重继承机制。从理论上说，一个类可以是多个一般类的特殊类，它可以从多个一般类中继承属性与方法，这便是多重继承。Java出于安全性和可靠性的考虑，仅支持单重继承，而通过使用接口机制来实现多重继承。

优势

Java继承的从某种意义上讲，Java继承的短暂美就如同宇宙中所有事与其它事情都存在一种特殊的关系。教育者试图向门外汉们解释继承的概念，常常通过讨论相关动物群之间的关系来解释这一概念。在Java和NET中，在某种程度上讲，所有事物都是对象类型的一种软件组件。然而，从那里开始，开发选择什么在子类和超类继承中进行关联是设计的重点。
使用Java进行桌面渲染中的问题是，过多的思想投入到把在一起的可视化项目进行分组。从亲子关系来看，所有地的知名的图形元素，虽然知名的方法不同，但都与一般的Window类有着极大的关系。所有我们选择的、继承于Window类的，与JDialog属性有关的东西，都与上一级的JFrame有关，因为他们有共同的父Window类。的确，编写可重用的代码来管理许多相关的子对象是优秀设计的标志。正如上文说的狗和窗户一样，伟大的多态设计都是关于抽象、分类、设计、和继承的。

多态：

多态性是面向对象编程的又一个重要特征，它是指在父类中定义的属性和方法被子类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为，这使得同一个属性或方法在父类及其各个子类中具有不同的含义。

对面向对象来说，多态分为编译时多态和运行时多态。其中编译时多态是静态的，主要是指方法的重载，它是根据参数列表的不同来区分不同的方法。通过编译之后会变成两个不同的方法，在运行时谈不上多态。而运行时多态是动态的，它是通过动态绑定来实现的，也就是大家通常所说的多态性。

Java 实现多态有 3 个必要条件：继承、重写和向上转型。只有满足这 3 个条件，开发人员才能够在同一个继承结构中使用统一的逻辑实现代码处理不同的对象，从而执行不同的行为。

继承：在多态中必须存在有继承关系的子类和父类。
重写：子类对父类中某些方法进行重新定义，在调用这些方法时就会调用子类的方法。
向上转型：在多态中需要将子类的引用赋给父类对象，只有这样该引用才既能可以调用父类的方法，又能调用子类的方法。

多态是指当系统A访问系统B的服务时,系统B可以通过多种方式来提供服务,而这一切对系统A是透明的.比如动物园的饲养员能够给各种各样的动物喂食.下图显示了饲养员Feeder,食物Food和动物Animal及它的子类的类框图.

可以把Feeder,Animal和Food都看成独立的子系统.Feeder类的定义如下:

public class Feeder{
 public void feed(Animal animal,Food food){
 animal.eat(food);
 }
 }

以下程序演示了一个饲养员分别给一只狗喂肉和猫喂鱼.

Feeder feeder=new Feeder();
Animal animal=new Dog();
Food food=new Bone();
feeder.feed(animal,food);//给dog喂肉
 
animal=new Cat();
food=new Fish();
feeder.feed(animal,food);//给cat喂鱼

以上animal变量被定义为Aniaml类型,但实际上有可能引用Dog或Cat的实咧.在Feeder类的feed()方法中调用animal.eat()方法,Java虚拟机会执行animal变量所引用的实咧的eat()方法.可见animal变量有多种状态,一会儿是猫,一会儿是狗,这个就是多态的字母含义.

Java语音允许某个类型的引用变量引用子类的实例,而且可以对这个引用变量进行类型转换.

Animal animal=new Dog();
Dog dog=(Dog)animal;
Creature creature=animal;

如果把引用变量转换为子类类型,则称为向下转型,如果把引用变量转换为父类类型,则称为向上转型.在进行引用变量的转换时,会受到各种静态属性,静态方法,实烈方法,以及从父类中继承的方法和属性时,Java虚拟机会采用不同的绑定机制.

通过具体的例子来演示多态的各种特性.在下图中父类Base和子类Sub中都定义了实例变量var,实例方法method(),静态变量staticVar和静态方法staticMethod(),此外,在Sub类中还定义了实例变量subVar和subMethod().

Sub.java:
 package poly;
class Base{
 String var="BaseVar";//实例变量
 static String staticVar="StaticBaseVar";//静态变量
 void method(){ //实例方法
 System.out.println("Base method");
}
 static void staticMethod(){ //静态方法
 System.out.println("Static Base method");
 }
 }
 public class Sub extends Base{
 String var="SubVar"; //实例变量
 static String staticVar="StaticSubVar'; // 静态变量
 void method(){ //覆盖父类的method()方法
 System.out.println("Sub method");
}
 static void staticMethod(){ //隐藏父类的staticMethod()方法
 Syatem.out.println("Static Sub method");
}
 String subVar="Var only belonging to Sub";
 void subMethod(){
 System.out.println("Method only belonging to Sub");
}
 public static void main(String args[]){
 Base who=new Sub(); //who被声明为Base类型,引用Sub实例
 System.out.println("who.var="+who.var); //打印Base类的var变量
 System.out.println("who.staticVar="+who.staticVar); //打印Base类的staticVar变量
 who.method(); //打印Sub实例的method()方法
 who.staticMethod(); //打印Base类的staticMethod()方法
 }
 }