Java 中类的继承（Extend Class in Java）

简介

在 Java 编程中，类的继承（extend class）是一项核心特性，它允许我们创建一个新类（子类）来继承另一个已有类（父类）的属性和方法。继承机制极大地提高了代码的可重用性和可维护性，使得我们能够基于现有的类构建更复杂的程序结构。本文将详细介绍 Java 中类继承的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

基础概念

继承的定义

继承是一种创建新类的方式，新类（子类）可以继承现有类（父类）的属性和方法。子类可以添加自己的属性和方法，也可以重写父类的方法以实现特定的功能。在 Java 中，使用 extends 关键字来实现类的继承。

父类和子类

父类（Superclass）：也称为基类或超类，是被继承的类。父类定义了一些通用的属性和方法，这些属性和方法可以被多个子类共享。
子类（Subclass）：也称为派生类，是继承自父类的类。子类可以继承父类的属性和方法，同时可以添加自己的特性。

单继承原则

Java 遵循单继承原则，即一个类只能直接继承一个父类。这有助于保持类层次结构的清晰和简单。

使用方法

语法

// 定义父类
class ParentClass {
    // 父类的属性和方法
    public void parentMethod() {
        System.out.println("This is a method in the parent class.");
    }
}

// 定义子类，继承自父类
class ChildClass extends ParentClass {
    // 子类可以添加自己的属性和方法
    public void childMethod() {
        System.out.println("This is a method in the child class.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类的对象
        ChildClass child = new ChildClass();
        // 调用父类的方法
        child.parentMethod();
        // 调用子类的方法
        child.childMethod();
    }
}

代码解释

ParentClass 是父类，包含一个 parentMethod 方法。
ChildClass 是子类，使用 extends 关键字继承自 ParentClass，并添加了自己的 childMethod 方法。
在 Main 类的 main 方法中，创建了 ChildClass 的对象 child，并调用了父类和子类的方法。

方法重写

子类可以重写父类的方法，以实现自己的逻辑。重写方法时，需要保持方法的签名（方法名、参数列表和返回类型）与父类的方法一致。

class ParentClass {
    public void display() {
        System.out.println("This is the parent class.");
    }
}

class ChildClass extends ParentClass {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("This is the child class.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ChildClass child = new ChildClass();
        child.display(); // 调用子类重写的方法
    }
}

代码解释

ChildClass 重写了 ParentClass 的 display 方法，使用 @Override 注解来表明这是一个重写的方法。
在 Main 类的 main 方法中，创建了 ChildClass 的对象 child，并调用了 display 方法，实际执行的是子类重写后的方法。

常见实践

构建类层次结构

继承常用于构建类层次结构，将通用的属性和方法放在父类中，子类继承父类并添加特定的功能。例如，在一个图形绘制程序中，可以定义一个 Shape 父类，包含所有图形的通用属性和方法，然后创建 Circle、Rectangle 等子类来表示不同的图形。

// 定义父类 Shape
class Shape {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a shape.");
    }
}

// 定义子类 Circle
class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle.");
    }
}

// 定义子类 Rectangle
class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a rectangle.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();
        Shape rectangle = new Rectangle();
        circle.draw();
        rectangle.draw();
    }
}

实现多态

多态是指同一个方法可以根据对象的不同类型而表现出不同的行为。通过继承和方法重写，可以实现多态。在上述图形绘制程序的例子中，circle 和 rectangle 都是 Shape 类型的对象，但调用 draw 方法时，会根据实际对象的类型调用相应子类的 draw 方法。

最佳实践

合理设计父类

父类应该包含通用的属性和方法，避免将过于具体的逻辑放在父类中。父类的设计应该具有良好的抽象性，以便多个子类可以继承和复用。

使用 `final` 关键字

如果不希望某个类被继承，可以使用 final 关键字修饰该类。同样，如果不希望某个方法被重写，可以使用 final 关键字修饰该方法。

final class FinalClass {
    public final void finalMethod() {
        System.out.println("This is a final method.");
    }
}

遵循里氏替换原则

里氏替换原则是面向对象编程中的一个重要原则，它要求子类可以替换其父类而不影响程序的正确性。在设计子类时，应该确保子类的行为与父类的行为一致，避免出现意外的结果。

小结

Java 中的类继承（extend class）是一项强大的特性，它通过允许子类继承父类的属性和方法，提高了代码的可重用性和可维护性。通过合理使用继承、方法重写和多态，可以构建出更加灵活和可扩展的程序。在使用继承时，需要遵循一些最佳实践，如合理设计父类、使用 final 关键字和遵循里氏替换原则，以确保代码的质量和稳定性。

参考资料

《Effective Java》（第三版），作者：Joshua Bloch

Java 中类的继承（Extend Class in Java）

简介

目录

基础概念

继承的定义

父类和子类

单继承原则

使用方法

语法

代码解释

方法重写

代码解释

常见实践

构建类层次结构

实现多态

最佳实践

合理设计父类

使用 final 关键字

遵循里氏替换原则

小结

参考资料

使用 `final` 关键字