Java 中的继承与多态

在 Java 面向对象编程中，继承和多态是两大核心特性，它们不仅能帮助我们实现代码复用，还能让程序更具灵活性和可扩展性。下面我们将详细探讨这两个概念。

一.继承：实现代码复用的利器

1.1为什么需要继承

在现实世界中，许多事物之间存在关联，比如狗和猫都属于动物，它们具有一些共同的属性（如名字、年龄）和行为（如吃饭、睡觉）。在 Java 中用类描述这些事物时，如果分别为狗和猫创建类，会出现大量重复的代码。继承机制正是为了解决这一问题，它可以将这些共性内容抽取出来，实现代码的复用。

1.2继承的概念与语法

继承是面向对象编程中实现代码复用的重要手段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，生成新的类（派生类）。在 Java 中，通过extends关键字来表示类之间的继承关系，语法格式为：

修饰符 class 子类 extends 父类 {// ...
}

其中，被继承的类称为父类（基类或超类），继承父类的类称为子类（派生类）。子类可以复用父类中的成员，同时还能添加自己特有的成员。

1.3父类成员的访问规则

• 成员变量：在子类方法中访问成员变量时，遵循就近原则。如果子类中有该成员变量，优先访问子类的；如果没有，则访问父类继承下来的；若父类也没有，则编译报错。
• 成员方法：当成员方法名字不同时，在子类中优先访问自己的方法，自己没有时再到父类中找；当方法名字相同时，若参数列表不同（重载），根据参数选择合适的方法；若参数列表相同，则优先访问子类的方法（重写）。

当需要在子类中明确访问父类的成员时，可以使用super关键字。

super关键字:

如果必须要访问和父类同名的方法，我们可以使用父类来访问。
Super.data访问父类的成员变量  Super.func()访问父类的成员方法
super只能指代 当前类的父类不能指代 父类的父类 .

1.4子类构造方法

子类对象构造时，需要先调用父类的构造方法，然后再执行子类的构造方法，即 “先有父再有子”。如果父类显式定义了无参或默认的构造方法，子类构造方法第一行会默认隐含super()调用；如果父类构造方法带有参数，子类需要显式定义构造方法并调用合适的父类构造方法，且super(...)必须是子类构造方法中的第一条语句，只能出现一次，不能与this同时出现。

例如:

 public static void main(String[] args) {class Base {private int x;private int y;public Base(int x, int y) {this.x = x;this.y = y;}}class Sub extends Base {private int z;public Sub(int x, int y, int z) {super(x, y);this.z = z;}}

1.5super 与 this 的对比

1.6初始化顺序

在继承关系中，初始化顺序为：父类静态代码块→子类静态代码块→父类实例代码块→父类构造方法→子类实例代码块→子类构造方法。其中，静态代码块只在类加载阶段执行一次。

1.7继承方式

• 继承方式：Java 支持单继承、多层继承和不同类继承同一个类，但不支持多继承。
• final 关键字：final可修饰变量（表示常量，不能修改）、类（表示此类不能被继承）和方法（表示该方法不能被重写）。

1.8继承与组合

继承体现的是 “A是B” 的关系（如狗是动物），组合体现的是 “A有B” 的关系（如汽车有发动机）。两者都能实现代码复用，一般建议能用组合尽量用组合。

组合例子:

class Heart {public void beat() {System.out.println("心脏跳动");}
}class Person {private Heart heart; // 人包含心脏的引用public Person() {this.heart = new Heart(); // 创建人时初始化心脏}public void live() {heart.beat(); // 人通过心脏跳动维持生命}
}

1. Person 类在内部维护了一个 Heart 对象的引用。
2. Heart 对象在 Person 的构造函数中被创建，其生命周期与 Person 实例绑定。
3. 当 Person 对象被销毁时，Heart 对象也会随之被销毁。
4. Person 通过调用 heart.beat() 方法来使用其内部组件的功能。

二.多态：灵活多样的行为表现

2.1多态的概念

多态指的是完成某个行为时，不同的对象去完成会产生不同的状态，即 “同一件事情，发生在不同对象身上，会产生不同的结果”。

2.2多态的实现条件

要实现多态，必须满足以下三个条件：

1. 存在继承体系；
2. 子类对父类中的方法进行重写；
3. 通过父类的引用调用重写的方法。

2.3方法重写

重写（override）是子类对父类非静态、非private修饰、非final修饰、非构造方法的实现过程进行重新编写，要求返回值类型、方法名和参数列表完全一致（返回值类型可以是具有父子关系的）。重写时，子类方法的访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低，可使用@Override注解进行合法性校验。

重写与重载的区别如下：

2.4向上转型与向下转型

• 向上转型：创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用，语法为 “父类类型 对象名 = new 子类类型 ()”。它能让代码更简单灵活，但不能调用子类特有的方法。
• 向下转型：将经过向上转型的父类引用还原为子类对象，需要强制转换。这种操作不安全，可能会抛出ClassCastException，可使用instanceof关键字先判断，再进行转换以提高安全性。

2.5多态的优缺点

• 优点：能降低代码的 “圈复杂度”，避免使用大量的if-else语句；可扩展能力更强，新增子类时无需修改原有代码。
• 缺点：代码的运行效率降低；属性没有多态性，通过父类引用只能访问父类的成员属性；构造方法没有多态性。

注意事项

应避免在构造方法中调用被重写的方法，因为此时子类对象还未构造完成，可能会出现隐藏的问题。

完