Java 中 `extends` 与 `implements` 的深入剖析

简介

在 Java 编程中，extends 和 implements 是两个至关重要的关键字，它们分别用于实现继承和接口实现。继承允许类继承另一个类的属性和方法，而接口实现则让类遵循特定的契约。理解这两个关键字的区别和使用方法，对于编写高效、可维护的 Java 代码至关重要。本文将详细介绍 extends 和 implements 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

基础概念

`extends` 的概念

extends 关键字用于实现类的继承。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。子类可以重写父类的方法，也可以添加自己的属性和方法。Java 中类的继承是单继承，即一个类只能有一个直接父类。

`implements` 的概念

implements 关键字用于实现接口。接口是一种抽象类型，它只包含方法的签名，没有方法的实现。类通过实现接口来表明它遵循接口中定义的契约，即类必须实现接口中定义的所有方法。一个类可以实现多个接口。

使用方法

`extends` 的使用

以下是一个简单的继承示例：

// 父类
class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("Animal is eating.");
    }
}

// 子类
class Dog extends Animal {
    void bark() {
        System.out.println("Dog is barking.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.eat(); // 调用父类的方法
        dog.bark(); // 调用子类自己的方法
    }
}

在这个示例中，Dog 类继承了 Animal 类，因此 Dog 类可以调用 Animal 类的 eat 方法，同时 Dog 类还有自己的 bark 方法。

`implements` 的使用

以下是一个简单的接口实现示例：

// 接口
interface Shape {
    double area();
}

// 实现类
class Circle implements Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle(5);
        System.out.println("Area of circle: " + circle.area());
    }
}

在这个示例中，Circle 类实现了 Shape 接口，因此 Circle 类必须实现 Shape 接口中定义的 area 方法。

常见实践

继承的常见场景

代码复用：当多个类具有相同的属性和方法时，可以将这些公共部分提取到一个父类中，然后让其他类继承该父类，从而实现代码的复用。
多态：通过继承可以实现多态，即一个父类的引用可以指向不同的子类对象，从而实现不同的行为。

接口实现的常见场景

规范行为：当多个类需要遵循相同的行为规范时，可以定义一个接口，然后让这些类实现该接口，从而确保这些类都具有相同的行为。
解耦：接口可以将实现类和调用类解耦，调用类只需要依赖接口，而不需要依赖具体的实现类，从而提高代码的可维护性和可扩展性。

最佳实践

继承的最佳实践

遵循里氏替换原则：子类可以替换父类而不影响程序的正确性，即子类应该是父类的一个严格子类型。
避免过度继承：过度继承会导致代码的耦合度增加，降低代码的可维护性。应该尽量遵循组合优于继承的原则。

接口实现的最佳实践

接口设计要简洁：接口应该只定义必要的方法，避免接口过于复杂。
使用接口实现多态：通过接口可以实现多态，提高代码的灵活性和可扩展性。

小结

extends 和 implements 是 Java 中实现继承和接口实现的重要关键字。继承可以实现代码的复用和多态，而接口实现可以规范类的行为和解耦代码。在使用时，应该根据具体的需求选择合适的方式，遵循相关的最佳实践，以提高代码的质量和可维护性。

参考资料

《Effective Java》
Java 官方文档

希望通过本文的介绍，你对 extends 和 implements 有了更深入的理解，并能够在实际开发中高效地使用它们。

Java 中 extends 与 implements 的深入剖析

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