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Java必須學會的類的繼承與多型

  繼承是類的一個很重要的特性,什麼?你連繼承都不知道?你是想氣死爸爸好繼承爸爸的遺產嗎?(滑稽)

  開個玩笑,這裡的繼承跟我們現實生活的中繼承還是有很大區別的,一個類可以繼承另一個類,繼承的內容包括屬性跟方法,被繼承的類被稱為父類或者基類,繼承的類稱為子類或者匯出類,在子類中可以呼叫父類的方法和變數。在java中,只允許單繼承,也就是說 一個類最多隻能顯示地繼承於一個父類。但是一個類卻可以被多個類繼承,也就是說一個類可以擁有多個子類。這就相當於一個人不能有多個父親一樣(滑稽,老王表示不服)。

  話不多說,先看栗子:

public class Employee {
  private String name;//姓名
  private double salary;//薪水
  //建構函式
  public Employee(String name,int age,double salary){
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.salary = salary;
  }
  
  public String getName() {
    return name;
  }

  public double getSalary() {
    return salary;
  }

  public int getAge() {
    return age;
  }
}

  我們定義了一個Employee類(僱員類),並定義了一些簡單的成員變數以及方法,接下來定義一個Manager類(經理類)來繼承這個類。

public class Manager extends Employee{
  private double bonus;//獎金  //構造器
  public Manager(String name,double salary){
    super(name,salary);
    bonus = 0;
  }
  //設定獎金
  public void setBonus(double bonus) {
    this.bonus = bonus;
  }
  //過載父類的getSalary方法
  @Override
  public double getSalary() {
    double baseSalary = super.getSalary();
    return baseSalary + bonus;
  }
}

  這裡需要說明的是super跟this的使用,super是父類引用,可以用它來呼叫父類的方法和屬性,可以把它看作是父類跟子類溝通的橋樑,而this則是自身引用,可以通過它來呼叫自身的屬性和方法,在構造器中我們使用了 super(name,salary); 這樣會呼叫父類的建構函式,

  為什麼Manager可以繼承Employee這個類呢?是因為它們之間存在is-a的關係,經理也是一個僱員,有很多跟僱員相同的屬性如姓名,薪水,以及方法,如取姓名,取薪水,但是它也有自己獨有的屬性和方法,還可以過載父類的方法,如上面的getSalary。這裡的Manager類物件,繼承了父類Employee的方法,因此Manager物件可以直接使用getName()方法,過載了getSalary方法,因此呼叫Manager物件的該方法時,呼叫的是子類的getSalary方法,而不是父類,

  那到底可以繼承父類的哪些資訊呢?

  1.子類可以繼承父類的成員變數

  當子類繼承了某個類之後,便可以使用父類中的成員變數,但是並不是完全繼承父類的所有成員變數。具體的原則如下:

  1)能夠繼承父類的public和protected成員變數;不能夠繼承父類的private成員變數;

  2)對於父類的包訪問許可權成員變數,如果子類和父類在同一個包下,則子類能夠繼承;否則,子類不能夠繼承;

  3)對於子類可以繼承的父類成員變數,如果在子類中出現了同名稱的成員變數,則會發生隱藏現象,即子類的成員變數會遮蔽掉父類的同名成員變數。如果要在子類中訪問父類中同名成員變數,需要使用super關鍵字來進行引用。

  2.子類繼承父類的方法

  同樣地,子類也並不是完全繼承父類的所有方法。

  1)能夠繼承父類的public和protected成員方法;不能夠繼承父類的private成員方法;

  2)對於父類的包訪問許可權成員方法,如果子類和父類在同一個包下,則子類能夠繼承;否則,子類不能夠繼承;

  3)對於子類可以繼承的父類成員方法,如果在子類中出現了同名稱的成員方法,則稱為覆蓋,即子類的成員方法會覆蓋掉父類的同名成員方法。如果要在子類中訪問父類中同名成員方法,需要使用super關鍵字來進行引用。

  這裡說了很多次public,private和protected,關於訪問許可權好像沒還有正式介紹,這裡來順便簡單介紹一下吧:

  Java類具有三種訪問控制符:private、protected和public,同時當不寫這三個訪問控制符時,表現為一種預設的訪問控制狀態。因此,一共具有四種訪問控制級別。

  具體訪問控制表現如下:

  private修飾的屬性或方法為該類所特有,在任何其他類中都不能直接訪問;

  default修飾的屬性或方法具有包訪問特性,同一個包中的其他類可以訪問;

  protected修飾的屬性或方法在同一個中的其他類可以訪問,同時對於不在同一個包中的子類中也可以訪問;

  public修飾的屬性或方法外部類中都可以直接訪問。

  為什麼要引入訪問許可權這個概念呢?當然是為了更好的封裝,就像製作一臺機器一樣,自然希望把所有的電線都藏在盒子裡而不是大搖大擺的吊在外面被人吐槽,而且這樣也更加安全,只給使用者或使用者程式設計師看那些想給他們看的內容就好了,其他的一律隱藏起來。

  子類Manager雖然沒有繼承父類Employee的name和salary屬性,但不代表對這兩個屬性的操作沒有意義,可以理解成一個子類物件中包含有一個父類物件,打個比方,就像是我們組裝好幾款不同的電腦,為了方便起見可以選用同一款主機箱,裡面配置了相同的電源和風扇,而其它的配置每臺電腦都可以不一樣,甚至如果需要的話,某些電腦還可以更換一下風扇和電源,雖然最後效能可能相去甚遠,但是從外表上看起來,它們都是差不多的。(當然,如果你非要改裝的完全不一樣也是可以的)這裡的配置好風扇跟電源的主機箱就相當於我們的父類,而不同的電腦就相當於子類,子類可以呼叫父類的公開方法,如轉動風扇,但不能直接改變主機箱的顏色,因為父類並沒有提供這樣的許可權。但這不代表主機箱的顏色對於子類沒有用,它仍屬於子類的一部分,只是不能直接操作它罷了。

  訪問許可權的內容就介紹到這裡了,現在迴歸到我們的繼承上來,下面是使用Manager類的一個栗子:

public class ManagerTest {
  public static void main(String[] args){
    Manager boss = new Manager("Frank",100000);//定義一個Manager變數
    boss.setBonus(10000);//設定獎金

    Employee[] staff = new Employee[3];//建立一個Employee陣列
          //給陣列賦值
    staff[0] = boss;
    staff[1] = new Employee("Alan",8000);
    staff[2] = new Employee("Tom",9000);
     //遍歷輸出陣列元素
    for (Employee e:staff)
      System.out.println("name:"+e.getName()+" salary:"+e.getSalary());
  }
}

  這裡我們定義了一個Employee陣列,然後把一個Manager變數賦值給了Employee陣列的第一個元素,看到這裡,你也許會感到疑惑,不是說只能在相同型別的變數之間使用賦值操作嗎?確實如此,但是因為Manager類是Employee的子類,一個Manager物件同時具有Employee的所有屬性跟方法,也就是說Employee能做的事情,它也同樣能做,所以,把Manager類的變數賦值給Employee變數是沒有問題的,但反之則不行,因為Manager類有它自己的方法setBonus(),Employee是無法實現。在遍歷輸出的時候,我們把所有元素都當成Employee物件來使用,輸出如下:

name:Frank salary:110000.0
name:Alan salary:8000.0
name:Tom salary:9000.0

  boss變數,在呼叫getSalary方法的時候,顯然是呼叫了子類的方法,將基本薪水加上了獎金之後才進行返回。

  那說了這麼多,為什麼非要使用繼承呢?

  原因很簡單,一個是可以實現程式碼的複用,像這個例子一樣,Employee的getName方法被子類Manager複用了,Manager中可以直接使用這個方法,這樣可以省去很多程式碼。

  其次是可以實現多型,說出來你可能不信,我們剛才的栗子已經使用到了一個很偉大的概念——多型,在遍歷輸出的時候,一個父類物件的引用指向了子類物件,並呼叫了子類方法。

  那麼這樣做的好處是什麼呢?多型的意義何在?

  簡單,方便,繼續用我們剛才的栗子,假如我們現在有一個人事管理類,PersonnelManagement,需要對員工的資訊進行錄入,有一個record方法,我們如果使用了多型的特性,只需要給record方法傳入一個Employee物件即可,不管是經理還是普通僱員都能使用相同的方式進行處理,否則我們需要為經理跟僱員分別設計一個方法,這樣也許覺得沒事,但如果現在又多了很多其它崗位,如總經理,副經理,經理助手,人事部經理,採購部經理,這時候你還能為每個崗位設計一個方法嗎?顯然不現實,而且這樣就失去了可擴充套件性跟靈活性,把一門藝術活變成了體力活,這樣會讓你喪失對程式設計的樂趣。

  所以,繼承跟多型其實也很簡單,繼承就是使用extends來繼承父類的屬性跟方法,多型則是可以在合適的時候將子類物件視為父類物件進行統一處理,從而實現和增加程式碼的複用度,讓你的程式碼越來越風騷。

  至此類的繼承與多型就講解完畢了,歡迎大家繼續關注!喜歡我的教程的話記得動動小手點下推薦,也歡迎關注我的部落格。

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