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Java:類與繼承

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了解類

在Java中,類文件是以.java為後綴的代碼文件,在每個類文件中最多只允許出現一個public類,當有public類的時候,類文件的名稱必須和public類的名稱相同,若不存在public,則類文件的名稱可以為任意的名稱(當然以數字開頭的名稱是不允許的)。

  在類內部,對於成員變量,如果在定義的時候沒有進行顯示的賦值初始化,則Java會保證類的每個成員變量都得到恰當的初始化:

  1)對於 char、short、byte、int、long、float、double等基本數據類型的變量來說會默認初始化為0(boolean變量默認會被初始化為false);

  2)對於引用類型的變量,會默認初始化為null。

  如果沒有顯示地定義構造器,則編譯器會自動創建一個無參構造器,但是要記住一點,如果顯示地定義了構造器,編譯器就不會自動添加構造器。註意,所有的構造器默認為static的。

  下面我們著重講解一下 初始化 順序:

  當程序執行時,需要生成某個類的對象,Java執行引擎會先檢查是否加載了這個類,如果沒有加載,則先執行類的加載再生成對象,如果已經加載,則直接生成對象。

  在類的加載過程中,類的static成員變量會被初始化,另外,如果類中有static語句塊,則會執行static語句塊。static成員變量和static語句塊的執行順序同代碼中的順序一致。記住,在Java中,類是按需加載,只有當需要用到這個類的時候,才會加載這個類,並且只會加載一次。看下面這個例子就明白了:

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"); } }

運行這段代碼就會發現"Bread is loaded"只會被打印一次。

在生成對象的過程中,會先初始化對象的成員變量,然後再執行構造器。也就是說類中的變量會在任何方法(包括構造器)調用之前得到初始化,即使變量散步於方法定義之間。

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");
    }
}

// 輸出結果為:
//
bread
// meal


了解繼承

  繼承是所有OOP語言不可缺少的部分,在java中使用extends關鍵字來表示繼承關系。當創建一個類時,總是在繼承,如果沒有明確指出要繼承的類,就總是隱式地從根類Object進行繼承。比如下面這段代碼:

class Person {
    public Person() {
         
    }
}
 
class Man extends Person {
    public Man() {
         
    }
}

類Man繼承於Person類,這樣一來的話,Person類稱為父類(基類),Man類稱為子類(導出類)。如果兩個類存在繼承關系,則子類會自動繼承父類的方法和變量,在子類中可以調用父類的方法和變量。在java中,只允許單繼承,也就是說 一個類最多只能顯示地繼承於一個父類。但是一個類卻可以被多個類繼承,也就是說一個類可以擁有多個子類。

  1.子類繼承父類的成員變量

  當子類繼承了某個類之後,便可以使用父類中的成員變量,但是並不是完全繼承父類的所有成員變量。具體的原則如下:

  1)能夠繼承父類的public和protected成員變量;不能夠繼承父類的private成員變量;

  2)對於父類的包訪問權限成員變量,如果子類和父類在同一個包下,則子類能夠繼承;否則,子類不能夠繼承;

  3)對於子類可以繼承的父類成員變量,如果在子類中出現了同名稱的成員變量,則會發生隱藏現象,即子類的成員變量會屏蔽掉父類的同名成員變量。如果要在子類中訪問父類中同名成員變量,需要使用super關鍵字來進行引用。

  2.子類繼承父類的方法

  同樣地,子類也並不是完全繼承父類的所有方法。

  1)能夠繼承父類的public和protected成員方法;不能夠繼承父類的private成員方法;

  2)對於父類的包訪問權限成員方法,如果子類和父類在同一個包下,則子類能夠繼承;否則,子類不能夠繼承;

  3)對於子類可以繼承的父類成員方法,如果在子類中出現了同名稱的成員方法,則稱為覆蓋,即子類的成員方法會覆蓋掉父類的同名成員方法。如果要在子類中訪問父類中同名成員方法,需要使用super關鍵字來進行引用。

  註意:隱藏和覆蓋是不同的。隱藏是針對成員變量和靜態方法的,而覆蓋是針對普通方法的。(後面會講到)

  3.構造器

  子類是不能夠繼承父類的構造器,但是要註意的是,如果父類的構造器都是帶有參數的,則必須在子類的構造器中顯示地通過super關鍵字調用父類的構造器並配以適當的參數列表。如果父類有無參構造器,則在子類的構造器中用super關鍵字調用父類構造器不是必須的,如果沒有使用super關鍵字,系統會自動調用父類的無參構造器。看下面這個例子就清楚了:

class Shape {
     
    protected String name;
     
    public Shape(){
        name = "shape";
    }
     
    public Shape(String name) {
        this.name = name;
    }
}
 
class Circle extends Shape {
     
    private double radius;
     
    public Circle() {
        radius = 0;
    }
     
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
     
    public Circle(double radius,String name) {
        this.radius = radius;
        this.name = name;
    }
}

  這樣的代碼是沒有問題的,如果把父類的無參構造器去掉,則下面的代碼必然會出錯:

技術分享圖片

  改成下面這樣就行了:

技術分享圖片

  4.super

  super主要有兩種用法:

  1)super.成員變量/super.成員方法;

  2)super(parameter1,parameter2....)

  第一種用法主要用來在子類中調用父類的同名成員變量或者方法;第二種主要用在子類的構造器中顯示地調用父類的構造器,要註意的是,如果是用在子類構造器中,則必須是子類構造器的第一個語句。

常見的面試筆試題

1.下面這段代碼的輸出結果是什麽?

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");
    }
}

輸出:

shape draw constructor
shape constructor
circle draw constructor
circle constructor

  這道題目主要考察的是類繼承時構造器的調用順序和初始化順序。要記住一點:父類的構造器調用以及初始化過程一定在子類的前面。由於Circle類的父類是Shape類,所以Shape類先進行初始化,然後再執行Shape類的構造器。接著才是對子類Circle進行初始化,最後執行Circle的構造器。

2.下面這段代碼的輸出結果是什麽?

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");
    }
}

輸出:

shape constructor
circle constructor
shape
this is circle
shape

  這道題主要考察了隱藏和覆蓋的區別(當然也和多態相關)。

  覆蓋只針對非靜態方法(終態方法不能被繼承,所以就存在覆蓋一說了),而隱藏是針對成員變量和靜態方法的。這2者之間的區別是:覆蓋受RTTI(Runtime type identification)約束的,而隱藏卻不受該約束。也就是說只有覆蓋方法才會進行動態綁定,而隱藏是不會發生動態綁定的。在Java中,除了static方法和final方法,其他所有的方法都是動態綁定。因此,就會出現上面的輸出結果。

Java:類與繼承