Java中的类与继承
对于面向对象的程序设计语言来说,类毫无疑问是其最重要的基础。抽象、封装、继承、多态这四大特性都离不开类,只有存在类,才能体现面向对象编程的特点,今天我们就来了解一些类与继承的相关知识。
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一、Java类简介
在Java中,类文件是以.java为后缀的代码文件,在每个类文件中最多只允许出现一个public类,当有public类的时候,类文件的名称必须和public类的名称相同,若不存在public,则类文件的名称可以为任意的名称(当然以数字开头的名称是不允许的)。
对于类的成员变量,如果在定义的时候没有进行显示的赋值初始化,则Java会保证类的每个成员变量都得到恰当的初始化:
1)对于 char、short、byte、int、long、float、double等基本数据类型的变量来说会默认初始化为0(boolean变量默认会被初始化为false);我们在定义类时,类的成员变量可以不用赋初始值,因为在类加载时JVM已经给类变量赋了默认的初始值,但是类的局部变量(方法中定义的变量)必须先赋初始值后才能使用,否则会报错。
2)对于引用类型的变量,会默认初始化为null。
如果没有显示地定义构造器,则编译器会自动创建一个无参构造器,但是要记住一点,如果显示地定义了构造器,编译器就不会自动添加构造器。
下面我们着重讲解一下初始化顺序:
当程序执行时,需要生成某个类的对象,Java执行引擎会先检查是否加载了这个类,如果没有加载,则先执行类的加载再生成对象,如果已经加载,则直接生成对象。
在类的加载过程中,类的static成员变量会被先加载,另外如果类中有static语句块,则会执行static语句块。static成员变量和static语句块的执行顺序同代码中的顺序一致。记住,在Java中,类是按需加载,只有当需要用到这个类的时候,才会加载这个类,并且只会加载一次。
在生成对象的过程中,会先初始化对象的成员变量,然后再执行构造器。也就是说类中的变量会在任何方法(包括构造器)调用之前得到初始化。以下通过示例说明类的初始化顺序:
/** * Java初始化执行顺序 */ public class InitSeq { private static int var; static { System.out.println("static block"); } public InitSeq() { System.out.println("init class"); } private Inner inner = new Inner(); public static void main(String[] args) { InitSeq initSeq = new InitSeq(); Inner inner1 = new Inner(); System.out.println(var); } } class Inner { static { System.out.println("inner static block"); } public Inner() { System.out.println("inner class init"); } }
以上程序的执行结果为:
static block inner static block inner class init init class inner class init 0
结果说明:在加载InitSeq类的时候,首先执行static块中的内容,然后初始化类成员变量inner,Inner类中的static块在类加载后执行且static块只有在类加载时执行,所以虽然Inner类实例化了两次(inner、inner1),但static块只会执行一次,最后执行构造器函数完成类的初始化,类成员变量var没有显示的赋值,默认初始值为0。
二、Java继承
继承是所有面向对象语言不可缺少的部分,在java中使用extends关键字来表示继承关系。Objece类是所有类的父类,当创建一个类时如果没有明确指出要继承的类,就总是隐式地从根类Object进行继承,子类可以直接访问父类中非私有的属性和方法,继承提高了代码的复用性,继承让类与类直接产生了关系,提供了多态的前提;
需要特别说明的是:Java只支持单继承,也就是说 一个类最多只能显示地继承于一个父类。但是一个类却可以被多个类继承,也就是说一个类可以拥有多个子类。
1、子类继承父类的成员变量
当子类继承了某个类之后,便可以使用父类中的成员变量,但是并不是完全继承父类的所有成员变量。具体的原则如下:
a、子类能够继承父类中public和protected修饰的成员变量,不能继承父类中private修饰的成员变量,也无法访问父类中private修饰的成员变量(只能通过getter方法访问)
b、对于父类中包访问权限的成员变量,如果父类和子类在同一个包下,那么子类可以继承,否则子类不能继承。
c、对于父类中可以继承的成员变量,如果子类中出现了同名的成员变量,则会发生隐藏现象,即子类的变量会屏蔽父类的成员变量,如果想要访问父类同名的成员变量则需要使用关键字super
/** * 父类 */ public class FatherClazz { /** * 姓名 */ public String name; /** * 性别 */ protected String sex; /** * 年龄 */ private int age; } /** * 子类 */ public class SonClazz extends FatherClazz{ /** * 父类中存在相同的变量 * 子类中会屏蔽父类的变量 */ public String name; /** * 使用super关键字访问父类同名变量 */ public SonClazz() { this.name = "son"; super.name = "father"; this.sex = "男"; } }
2、子类继承父类的方法
方法的继承和成员变量的继承类似
a、子类能够继承父类中public和protected修饰的方法,不能继承父类中private修饰的方法,也无法访问父类中private修饰的方法
b、对于父类中包访问权限的方法,如果父类和子类在同一个包下,那么子类可以继承,否则子类不能继承。
c、对于父类中可以继承的成员变量,如果子类中出现了相同的方法,则会发生覆盖现象,即子类的方法会覆盖父类的方法,如果想要访问父类相同的方法则需要使用关键字super
/** * 父类 */ public class FatherClazz { /** * 姓名 */ public String name; /** * 性别 */ protected String sex; /** * 年龄 */ private int age; public void sayHello() { System.out.println("hello fatherClazz, My Name is " + name); } } /** * 子类 */ public class SonClazz extends FatherClazz{ /** * 父类中存在相同的变量 * 子类中会屏蔽父类的变量 */ public String name; /** * 使用super关键字访问父类同名变量 */ public SonClazz() { this.name = "son"; super.name = "father"; this.sex = "男"; } public static void main(String[] args) { SonClazz sonClazz = new SonClazz(); sonClazz.sayHello(); sonClazz.extendMethod(); } /** * 子类方法覆盖父类方法 */ @Override public void sayHello() { // 访问父类方法,使用super关键字 super.sayHello(); System.out.println("hello sonClazz, My Name is " + name); } }
执行结果为:
hello fatherClazz, My Name is father hello sonClazz, My Name is son this extend method
3、子类初始化说明
子类在初始化时,会先初始化父类,但是子类是不能够继承父类的构造器,如果父类的构造器都是带有参数的,则必须在子类的构造器中显示地通过super关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。否则无法初始化父类。如果父类有无参构造器,则在子类的构造器中用super关键字调用父类构造器不是必须的,如果没有使用super关键字,系统会自动调用父类的无参构造器。
/** * 父类 */ public class FatherClazz { /** * 姓名 */ public String name; /** * 性别 */ protected String sex; /** * 年龄 */ private int age; /** * 带参数的构造函数 */ public FatherClazz(String name) { this.name = name; System.out.println("fatherClazz init"); } public void sayHello() { System.out.println("hello fatherClazz, My Name is " + name); } public void extendMethod() { System.out.println("this extend method"); } } /** * 子类 */ public class SonClazz extends FatherClazz{ /** * 父类中存在相同的变量 * 子类中会屏蔽父类的变量 */ public String name; /** * 使用super关键字访问父类同名变量 */ public SonClazz() { // 由于父类的构造函数带参数,且父类中没有无参的构造函数 // 那么在子类的构造函数中必须使用super()显示的调用父类的构造函数,完成父类的初始化 // 如果父类中有无参的构造函数,则无需使用super调用构造函数,JVM默认使用无参的构造函数完成初始话 super("father"); this.name = "son"; this.sex = "男"; System.out.println("sonClazz init"); } public static void main(String[] args) { SonClazz sonClazz = new SonClazz(); sonClazz.sayHello(); sonClazz.extendMethod(); } /** * 子类方法覆盖父类方法 */ @Override public void sayHello() { // 访问父类方法,使用super关键字 super.sayHello(); System.out.println("hello sonClazz, My Name is " + name); } }
执行结果为:
fatherClazz init sonClazz init hello fatherClazz, My Name is father hello sonClazz, My Name is son this extend method
结果分析:在初始化子类时,会先初始化父类,由于父类没有无参的构造函数,所有在子类的构造函数中使用super(),显示的调用了父类的构造函数完成了父类的初始化。需要特别强调的是:父类的构造器调用以及初始化过程一定在子类的前面
static变量、static块加载顺序额外说明,示例如下:
示例一:
/** * static加载说明 */ public class TestClazz extends Base{ static{ System.out.println("test static"); } public TestClazz(){ System.out.println("testClazz constructor"); } public static void main(String[] args) { new TestClazz(); } } class Base{ private Test test = new Test(); static{ System.out.println("base static"); } public Base(){ System.out.println("base constructor"); } } class Test { public Test() { System.out.println("test constructor"); } }
执行结果为:
base static test static test constructor base constructor testClazz constructor
结果说明:执行TestClazz的main方法时,首先需要加载TestClazz类,由于TestClazz类继承了Base所以要先加载Base类,加载类时会加载static变量和static块,所以先执行了Base类中的static块,Base类加载完成后,加载TestClazz类,执行TestClazz中的static块,类加载完成后,执行new TestClazz(),进行类的实例化,由于继承了Base类,同样需要先实例化Base类,Base中定义了成员变量test,需要先示例化成员变量,然后执行构造函数,完成Base类的实例化,最后执行TestClazz类的构造函数,完成TestClazz类的实例化。
示例二:
/** * static加载说明 */ public class TestClazz extends Base{ static{ System.out.println("test static"); } public TestClazz(){ System.out.println("testClazz constructor"); } public static void main(String[] args) { new TestClazz(); } } class Base{ // test变量为static类型,在类加载的时候,就会完成类的示例化 private static Test test = new Test(); static{ System.out.println("base static"); } public Base(){ System.out.println("base constructor"); } } class Test { public Test() { System.out.println("test constructor"); } }
执行结果:
test constructor base static test static base constructor testClazz constructor
结果说明:示例一和示例二唯一的区别就是,Base类中的test变量类型变为static类型,结果就是在加载Base类时就将test变量实例化了。
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