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。

由于篇幅有限文章中的代码无法一一列出，如需获取全部的源码信息，可关注微信公众号 布衣暖，回复 java基础 获取全部的源码信息