深入理解Java中的类与继承

清疚 2022-06-06 07:07 256阅读 0赞

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。首先，我们讲述一下与类的初始化相关的东西，然后再从几个方面阐述继承这一大特性。以下是本文的目录大纲：

一.你了解类吗？

二.你了解继承吗？

三.常见的面试笔试题  
　　  
**一.你了解类吗？**

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）。

在类内部，对于成员变量，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）；

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。**注意，所有的构造器默认为static的。**

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成员变量会被初始化，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。看下面这个例子就明白了：

public class Test {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    
            Bread bread1 = new Bread();
            Bread bread2 = new Bread();
        }
    }
    
    
    class Bread {
        static{
            System.out.println("Bread is loaded");
        }
        public Bread() {
            System.out.println("bread");
        }
    }

运行这段代码就会发现”Bread is loaded”只会被打印一次。

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，即使变量散步于方法定义之间。

public class Test {
        public static void main(String[] args)  {
            new Meal();
        }
    }
    
    
    class Meal {
    
        public Meal() {
            System.out.println("meal");
        }
    
        Bread bread = new Bread();
    }
    
    class Bread {
    
        public Bread() {
            System.out.println("bread");
        }
    }

输出结果为：

bread
    meal

**二.你了解继承吗？**

继承是所有OOP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。当创建一个类时，总是在继承，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。比如下面这段代码：

class Person { 
        public Person() {
    
        }
    }
    
    class Man extends Person { 
        public Man() {
    
        }
    }

类Man继承于Person类，这样一来的话，Person类称为父类（基类），Man类称为子类（导出类）。如果两个类存在继承关系，则子类会自动继承父类的方法和变量，在子类中可以调用父类的方法和变量。在java中，只允许单继承，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：

1）能够继承父类的public和protected成员变量；不能够继承父类的private成员变量；

2）对于父类的包访问权限成员变量，如果子类和父类在同一个包下，则子类能够继承；否则，子类不能够继承；

3）对于子类可以继承的父类成员变量，如果在子类中出现了同名称的成员变量，则会发生**隐藏现象**，即子类的成员变量会屏蔽掉父类的同名成员变量。如果要在子类中访问父类中同名成员变量，需要使用super关键字来进行引用。

2.子类继承父类的方法

同样地，子类也并不是完全继承父类的所有方法。

1）能够继承父类的public和protected成员方法；不能够继承父类的private成员方法；

2）对于父类的包访问权限成员方法，如果子类和父类在同一个包下，则子类能够继承；否则，子类不能够继承；

3）对于子类可以继承的父类成员方法，如果在子类中出现了同名称的成员方法，则称为**覆盖**，即子类的成员方法会覆盖掉父类的同名成员方法。如果要在子类中访问父类中同名成员方法，需要使用super关键字来进行引用。

**注意：隐藏和覆盖是不同的。隐藏是针对成员变量和静态方法的，而覆盖是针对普通方法的。（后面会讲到）**

3.构造器

子类是不能够继承父类的构造器，但是要注意的是，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。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。看下面这个例子就清楚了：

class Shape { 
    
        protected String name;
    
        public Shape(){
            name = "shape";
        }
    
        public Shape(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
    
    class Circle extends Shape { 
    
        private double radius;
    
        public Circle() {
            radius = 0;
        }
    
        public Circle(double radius) {
            this.radius = radius;
        }
    
        public Circle(double radius,String name) {
            this.radius = radius;
            this.name = name;
        }
    }

这样的代码是没有问题的，如果把父类的无参构造器去掉，则下面的代码必然会出错：  
　　![这里写图片描述][SouthEast]

改成下面这样就行了：

![这里写图片描述][SouthEast 1]

4.super

super主要有两种用法：

1）super.成员变量/super.成员方法;

2）super(parameter1,parameter2….)

第一种用法主要用来在子类中调用父类的同名成员变量或者方法；第二种主要用在子类的构造器中显示地调用父类的构造器，要注意的是，如果是用在子类构造器中，则必须是子类构造器的第一个语句。

**三.常见的面试笔试题**

1.下面这段代码的输出结果是什么？

public class Test { 
        public static void main(String[] args)  {
            new Circle();
        }
    }
    
    class Draw { 
    
        public Draw(String type) {
            System.out.println(type+" draw constructor");
        }
    }
    
    class Shape { 
        private Draw draw = new Draw("shape");
    
        public Shape(){
            System.out.println("shape constructor");
        }
    }
    
    class Circle extends Shape { 
        private Draw draw = new Draw("circle");
        public Circle() {
            System.out.println("circle constructor");
        }
    }

结果：

shape draw constructor shape constructor circle draw constructor circle constructor

这道题目主要考察的是类继承时构造器的调用顺序和初始化顺序。要记住一点：父类的构造器调用以及初始化过程一定在子类的前面。由于Circle类的父类是Shape类，所以Shape类先进行初始化，然后再执行Shape类的构造器。接着才是对子类Circle进行初始化，最后执行Circle的构造器。

2.下面这段代码的输出结果是什么？

public class Test {
        public static void main(String[] args)  {
            Shape shape = new Circle();
            System.out.println(shape.name);
            shape.printType();
            shape.printName();
        }
    }
    
    class Shape {
        public String name = "shape";
    
        public Shape(){
            System.out.println("shape constructor");
        }
    
        public void printType() {
            System.out.println("this is shape");
        }
    
        public static void printName() {
            System.out.println("shape");
        }
    }
    
    class Circle extends Shape {
        public String name = "circle";
    
        public Circle() {
            System.out.println("circle constructor");
        }
    
        public void printType() {
            System.out.println("this is circle");
        }
    
        public static void printName() {
            System.out.println("circle");
        }
    }

结果：

shape constructor circle constructor shape this is circle shape

这道题主要考察了隐藏和覆盖的区别（当然也和多态相关，在后续博文中会继续讲到）。

覆盖只针对非静态方法（终态方法不能被继承，所以就存在覆盖一说了），而隐藏是针对成员变量和静态方法的。这2者之间的区别是：覆盖受RTTI（Runtime type identification）约束的，而隐藏却不受该约束。也就是说只有覆盖方法才会进行动态绑定，而隐藏是不会发生动态绑定的。在Java中，除了static方法和final方法，其他所有的方法都是动态绑定。因此，就会出现上面的输出结果。

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[SouthEast]: /images/20220606/41cafdf9b8bb47ee9c6bfe0e83409a68.png
[SouthEast 1]: /images/20220606/af1ce280d6284787bef5d6c6a971815c.png
[JAVA_how2j.cn]: http://how2j.cn?p=21250