Java面向对象基础（4-继承）

继承

继承是面向对象编程中一种非常强大的代码复用机制，即在已有基础上进行功能的拓展。

首先我们先看一下没有使用继承的两个类Person类和Student类。

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {...}
    public void setName(String name) {...}
    public int getAge() {...}
    public void setAge(int age) {...}
}

class Student{
    private String name;
    private int age;
    private int score;

    public int getScore() {...}
    public void setScore(int score) {...}
    public String getName() {...}
    public void setName(String name) {...}
    public int getAge() {...}
    public void setAge(int age) {...}
}

这时候我们很容易就看出来，Studnet类中很多功能和Person类中一样，只是多了一个score字段和getScore()、setScore()方法。那么我们怎样可以在Student中不写重复的代码？这时候就用到了继承。

然后我们再看一下用继承写的这两个类。

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {...}
    public void setName(String name) {...}
    public int getAge() {...}
    public void setAge(int age) {...}
}

class Student extends Person{
    private int score;

    public int getScore() {...}
    public void setScore(int score) {...}
}

继承是通过extends关键词来实现的。
通过两段代码的对比，我们很容易发现，继承可以实现代码的复用，即去除相同功能代码的重复书写，可以使Student类在Person类的基础上进行功能的拓展。

注意：子类自动获得了父类的所有字段，严禁定义和父类重名的字段！

在OOP术语中，我们把
Person类称为超类（super class），父类（parent class），基类（base class）
Student类称为子类（subclass），扩展类（extended class）

• 继承树
  在Java中，我们没有明确写extends的类，编译器会自动加上extends Object。任何类，除了Object，都会继承自某个类。

Java只允许一个class继承自一个类，因此，一个类有且仅有一个父类。只有Object特殊，没有父类。

Java允许单继承（B类继承A类），多重继承（C类继承B类，B类继承A类），不同类继承同一个类（B类继承A类，C类继承A类）。
但是，Java不支持多继承（C类继承A类，C类继承B类）。

Java的特性：

1. 子类拥有父类非private的属性、方法。
2. 子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
3. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。
4. 提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。

• protected

1. 继承导致子类无法访问父类private字段或者private方法，为了让子类可以访问父类的字段，我们可以把父类的private改为protected，用protected修饰的字段可以被子类访问。
2. 因此，protected关键词可以把字段和方法的访问权限控制在继承树内部，一个protected字段或者方法可以被其子类，以及子类的子类所访问。

• super

super关键字表示父类（超类）。子类引用父类字段时，可以用super.fieldName。

• 向上转型

定义：把一个子类类型安全的变为父类类型的赋值，被称为向上转型（upcasting）。

例如：

Person p = new Student();

继承树是Student > Person > Object。所以，可以把Student类型转型成Person或者更高层次的Object。

• 向下转型

定义：如果把一个父类类型强制的转型成子类类型，就是向下转型（downcasting）。

例如：

Person p1 = new Student(); // upcasting , ok
Person p2 = new Person();
Student s1 = (Student) p1; //downcasting,ok
Student s2 = (Student) p2; //runtime error!

Person类型p1实际指向Student实例，Person类型p2实际指向Person实例。在向下转型的时候，把p1转型成Student会成功，是因为p1确实指向Student实例，把p2转型成Student会失败，因为p2的实际类型是person，不能把父类转变成子类，因为子类的功能比父类的多，多的功能无法凭空变出来。

因此，向下转型很可能会失败。失败的时候，Java虚拟机会报ClassCastException。

• instanceof

instanceof实际上是用来判断一个变量是否是指定类型，或者是这个类型的子类。如果一个引用变量为null，那么对任何instanceof的判断都为false。
instanceof主要是用来避免向下转型出错，可以先判断一个实例是否是某种类型。例如：

Person p = new Student();
if(p instanceof Student){
	Student s = (Student)p;
}