Java 继承（extends）详解

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一、继承问题的引出

继承性是面向对象的第二大主要特征。
下面首先编写两个程序：Person类、Student类。

Person类:

class Person {
         private String name ;
         private int age ;
         public void setName(String name) {
                   this.name = name ;
         }
         public void setAge(int age) {
                   this.age = age ;
         }
         public String getName() {
                   return this.name ;
         }
         public int getAge(){
                   return this.age ;
         }
}

Student类：

class Student {
         private String name ;
         private int age ;
         private String school ;
         public void setName(String name) {
                   this.name = name ;
         }
         public void setAge(int age) {
                   this.age = age ;
         }
         public void setSchool(String school) {
                   this.school = school ;
         }
         public String getName() {
                   return this.name ;
         }
         public int getAge(){
                   return this.age ;
         }
         public String getSchool() {
                   return this.school ;
         }
}

以上两个程序通过代码的比较可以清楚的发现：代码之中存在了重复，而按照之前所学，这种重复是不可能消除的。

在所有的代码之中，最具有重复意义的就是链表类，针对于每一个简单Java类或者是说其他的任何类，都编写一个链表程序，代码量庞大，而且不方便维护。

二、继承的概念

继承是面向对象最显著的一个特性。继承是从已有的类中派生出新的类，新的类能吸收已有类的数据属性和行为，并能扩展新的能力。

在Java之中，如果要实现继承的关系，可以使用如下的语法：

class 子类 extends 父类 { 
   }

子类又被称为派生类； 父类又被称为超类（Super Class）。

观察继承的基本实现：

package com.wz.extendsdemo;

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }

    public int getAge() {
        return this.age;
    }
}

class Student extends Person { // Student类继承了Person类
}

public class TestDemo {
    public static void main(String args[]) {
        Student stu = new Student(); // 实例化的是子类
        stu.setName("张三"); // Person类定义
        stu.setAge(20); // Person类定义
        System.out.println("姓名：" + stu.getName() + "，年龄：" + stu.getAge());
    }
}

运行结果：

姓名：张三，年龄：20

通过代码可以发现，子类（Student）并没有定义任何的操作，而在主类中所使用的全部操作都是由Person类定义的，这证明：子类即使不扩充父类，也能维持父类的操作。

在子类之中扩充父类的功能：

package com.wz.extendsdemo;

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }

    public int getAge() {
        return this.age;
    }
}

class Student extends Person { // Student类继承了Person类
    private String school; // 子类的属性

    public void setSchool(String school) {
        this.school = school;
    }

    public String getSchool() {
        return this.school;
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String args[]) {
        Student stu = new Student(); // 实例化的是子类
        stu.setName("张三"); // Person类定义
        stu.setAge(20); // Person类定义
        stu.setSchool("清华大学"); // Student类扩充方法
        System.out.println("姓名：" + stu.getName() + "，年龄：" + stu.getAge() + "，学校：" + stu.getSchool());
    }
}

运行结果:

姓名：张三，年龄：20，学校：清华大学

以上的代码，子类对于父类的功能进行了扩充（扩充了一个属性和两个方法）。但是思考一下：子类从外表看是扩充了父类的功能，但是对于以上的代码，子类还有一个特点：子类实际上是将父类定义的更加的具体化的一种手段。父类表示的范围大，而子类表示的范围小。

三、继承的限制

虽然继承可以进行类功能的扩充，但是其在定义的时候也是会存在若干种限制的。

限制一：一个子类只能够继承一个父类，存在单继承局限。
错误的写法：

class A { 
   }
class B { 
   }
class C extends A,B { 
   }          // 一个子类继承了两个父类

以上操作称为多重继承，实际上以上的做法就是希望一个子类，可以同时继承多个类的功能，但是以上的语法不支持而已，但是可以换种方式完成同样的操作。

正确的写法：

class A { 
   }
class B extends A { 
   }
class C extends B { 
   }

C实际上是属于（孙）子类，这样一来就相当于B类继承了A类的全部方法，而C类又继承了A和B类的方法，这种操作称为多层继承。

结论：Java之中只允许多层继承，不允许多重继承，Java存在单继承局限。

限制二：在一个子类继承的时候，实际上会继承父类之中的所有操作（属性、方法），但是需要注意的是，对于所有的非私有（no private）操作属于显式继承（可以直接利用对象操作），而所有的私有操作属于隐式继承（间接完成）。

package com.wz.extendsdemo;

class A { 
   
    private String msg;

    public void setMsg(String msg) {
        this.msg = msg;
    }

    public String getMsg() {
        return this.msg;
    }
}

class B extends A { 
   
    public void print() {
        //System.out.println(msg); // 错误: msg定义为private，不可见
    }
}

public class TestDemo { 
   
    public static void main(String args[]) {
        B b = new B();
        b.setMsg("张三");
        System.out.println(b.getMsg());
    }
}

此时对于A类之中的msg这个私有属性发现无法直接进行访问，但是却发现可以通过setter、getter方法间接的进行操作。

限制三：在继承关系之中，如果要实例化子类对象，会默认先调用父类构造，为父类之中的属性初始化，之后再调用子类构造，为子类之中的属性初始化，即：默认情况下，子类会找到父类之中的无参构造方法。

package com.wz.extendsdemo;

class A { 
   
    public A() {         // 父类无参构造
              System.out.println("*************************") ;
    }
}
class B extends A { 
   
    public B() {         // 子类构造
              System.out.println("#########################");
    }
}
public class TestDemo { 
   
    public static void main(String args[]) {
              B b = new B() ;   // 实例化子类对象
    }
}

运行结果:

*************************
#########################

这个时候虽然实例化的是子类对象，但是发现它会默认先执行父类构造，调用父类构造的方法体执行，而后再实例化子类对象，调用子类的构造方法。而这个时候，对于子类的构造而言，就相当于隐含了一个super()的形式:

class B extends A { 
   
    public B() { // 子类构造
        super(); // 调用父类构造
        System.out.println("#########################");
    }
}

现在默认调用的是无参构造，而如果这个时候父类没有无参构造，则子类必须通过super()调用指定参数的构造方法:

package com.wz.extendsdemo;

class A { 
   
    public A(String msg) { // 父类构造
        System.out.println("*************************");
    }
}

class B extends A { 
   
    public B() { // 子类构造
        super("Hello"); // 调用父类构造
        System.out.println("#########################");
    }
}

public class TestDemo { 
   
    public static void main(String args[]) {
        B b = new B(); // 实例化子类对象
    }
}

运行结果：

*************************
#########################

在任何的情况下，子类都逃不出父类构造的调用，很明显，super调用父类构造，这个语法和this()很相似：super调用父类构造时，一定要放在构造方法的首行上。