Java 中 extends 与 implements 的深入剖析

简介

在 Java 编程中，extends 和 implements 是两个极为重要的关键字，它们分别用于实现类的继承和接口的实现。理解它们的区别和使用场景，对于编写结构清晰、可维护性高的 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，帮助读者深入理解并高效使用这两个关键字。

基础概念

extends 的概念

extends 关键字用于实现类的继承。在 Java 中，一个类可以通过 extends 关键字继承另一个类，从而获得父类的属性和方法。Java 只支持单继承，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，它只包含方法的声明而不包含方法的实现。一个类可以通过 implements 关键字实现一个或多个接口，从而需要实现接口中定义的所有方法。

使用方法

extends 的使用

以下是一个简单的 extends 使用示例：

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

// 定义子类，继承自 Animal 类
class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking.");
    }
}

public class ExtendsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.eat(); // 调用从父类继承的方法
        dog.bark(); // 调用子类自己的方法
    }
}

在上述代码中，Dog 类通过 extends 关键字继承了 Animal 类，因此 Dog 类可以使用 Animal 类中的 eat() 方法。

implements 的使用

以下是一个简单的 implements 使用示例：

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

// 定义实现类，实现 Shape 接口
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 ImplementsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle(5);
        System.out.println("Area of circle: " + circle.area());
    }
}

在上述代码中，Circle 类通过 implements 关键字实现了 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

extends 的常见实践

代码复用：通过继承，子类可以复用父类的代码，避免代码重复。
多态：可以使用父类的引用指向子类的对象，实现多态性。

implements 的常见实践

规范行为：接口可以定义一组规范，实现类必须遵循这些规范，从而保证代码的一致性。
多实现：一个类可以实现多个接口，从而具备多种行为。

最佳实践

何时使用 extends

当子类与父类之间存在 “is-a” 关系时，例如 Dog 是 Animal 的一种，此时可以使用 extends。
当需要复用父类的代码时，可以使用 extends。

何时使用 implements

当需要定义一组规范，让不同的类遵循这些规范时，可以使用接口和 implements。
当一个类需要具备多种行为时，可以通过实现多个接口来实现。

小结

本文详细介绍了 Java 中 extends 和 implements 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。extends 用于类的继承，实现代码复用和多态性；implements 用于接口的实现，定义规范和实现多种行为。在实际编程中，应根据具体需求合理使用这两个关键字，以提高代码的可维护性和可扩展性。

参考资料

《Effective Java》
Java 官方文档