【Java】类(Class)与继承(Inheritance)

Posted by 西维蜀黍 on 2019-03-29, Last Modified on 2021-09-21

你了解类吗?

.java文件中的public类

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。

且当有public类的时候,这个.java文件的文件名称必须和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)。

成员变量的默认初始化

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,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。

默认构造器

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,如果显式地定义了构造器,编译器就不会自动添加构造器。

类的初始化

下面我们着重讲解一下初始化顺序:

当程序执行时,需要实例化某个类的对象,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实例化类对象,如果已经加载,则直接实例化类对象。

在类的加载过程中,类的static成员变量会先被初始化,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。

类的按需加载

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。

类的加载过程

在实例化类对象的过程中,(如果在此前这个对象对应的类没有被加载)JVM会先加载这个类(类的按需加载),在加载这个类的初始化阶段,类的静态成员变量会被初始化并赋值,当这个类的加载完成后,对象的成员变量会被初始化,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,即使变量散布于方法定义之间。

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

继承(Inheritance)

在Java中,只允许单继承,也就是说,一个类最多只能继承于一个父类。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。

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,但是并不是简单滴完全继承父类的所有成员变量。具体的原则如下:

  • 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;
  • 对于父类的默认访问权限(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;
  • 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,则会可能发生隐藏现象。即子类的成员变量会屏蔽掉父类的同名成员变量。
    • 如果要在子类的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。
    • 无法通过子类的实例对象来访问父类中同名成员变量。
    • 当通过一个子类来引用一个子类的对象实例时,则子类的成员变量会屏蔽掉父类的同名成员变量。
    • 当通过一个父类类来引用一个子类的对象实例时,则子类的成员变量不会屏蔽掉父类的同名成员变量(参照下面的代码以进行比较)。
public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        B b1 = new B();
        System.out.println(b1.value); // "B"

        A b2 = new B();
        System.out.println(b2.value); // "A"
    }
}

class B extends A {
    String value = "B";
}

class A {
    String value = "A";
}

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。

  • 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;
  • 对于父类的默认访问权限(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;
  • 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(override),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。

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        B b1 = new B();
        b1.method1(); // "method1B"

        A b2 = new B();
        b2.method1();   // "method1B"
    }
}

class B extends A {
    public void method1() {
        System.out.println("method1B");
    }
}

class A {
    public void method1() {
        System.out.println("method1A");
    }
}

构造器

子类是不能够继承父类的构造器。

但是要注意的是,如果父类显式地声明了构造器,而且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。

如果父类没有显式地声明无参构造器,则在子类的构造器中通过super关键字调用父类构造器不是必须的。换句话说,如果在子类的构造器中,没有通过super关键字调用父类构造器,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:

super

super主要有两种用法:

super.成员变量/super.成员方法;

主要用来在子类中调用父类的同名成员变量或者方法。

super(parameter1,parameter2….)

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。

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");
    }
}

输出

shape draw constructor
shape constructor
circle draw constructor
circle constructor

分析

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");
    }
}

输出

shape constructor
circle constructor
shape
this is circle
shape

分析

这道题主要考察了隐藏和覆盖的区别。

覆盖只针对非静态方法,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。

Reference