Java继承与子类的使用：深入解析

### Java 继承与子类的使用：深入解析 #### 1. 继承的基本概念 继承在生活中有诸多体现，如孩子继承父母的特征、行为，继承人继承遗产，公民继承权利等。在 Java 中，继承是面向对象编程的一个重要特性，它允许我们创建基于其他类的派生类。被继承的类称为父类、基类或超类，进行继承的类称为子类、派生类。 以下是关于继承需要了解的重要信息： - 派生类自动继承基类的所有行为和属性。若要创建多个有共同特征但不完全相同的类，可先创建一个定义共同特征的基类，再创建继承这些特征的派生类。 - 派生类可通过定义自己的方法和字段为基类添加新特性，以此与基类区分。 - 派生类能改变基类提供的行为。例如，基类可能定义了一个名为 `play` 的方法，每个派生类可根据自身需求提供该方法的不同实现。 - 继承最适合用于实现 “is - a - type - of” 关系，如纸牌接龙是一种游戏，卡车是一种车辆，发票是一种交易。 #### 2. 继承的实例分析 ##### 2.1 车辆类继承 考虑不同类型的车辆，如汽车和摩托车。我们可以创建一个 `Vehicle` 类来描述所有车辆的共同特征，如轮子、驾驶员、载客能力以及行驶、停车、转弯和碰撞等动作。 ```mermaid graph TD; A[Vehicle] --> B[Motorcycle]; A --> C[Car]; ``` - `Motorcycle` 类继承 `Vehicle` 类，除了具备车辆的基本特征外，还有两个轮子和用于转向控制的把手。 - `Car` 类也继承 `Vehicle` 类，它有四个轮子、方向盘、安全带和安全气囊，还可能有自动变速器。 ##### 2.2 游戏类继承 以开发一系列棋盘游戏为例，如《人生游戏》《抱歉！》和《大富翁》。大多数棋盘游戏有一些共同特征： - 有一个玩家可以占据位置的游戏棋盘。 - 玩家由对象表示。 - 游戏通过玩家轮流进行，直到有人获胜。 每个具体的游戏在这些基本特征的基础上添加自己的特性： | 游戏名称 | 额外特性 | | ---- | ---- | | 《人生游戏》 | 金钱、保险政策、配偶、孩子和棋盘中间的精美转盘 | | 《抱歉！》 | 用于决定每次移动的卡片和其他玩家无法攻击的安全区域 | | 《大富翁》 | 机会卡和社区福利卡、房产、房屋、酒店和金钱 | 我们可以创建一个通用的 `BoardGame` 类作为基类，然后为具体的棋盘游戏创建派生类，如 `LifeGame`、`SorryGame` 和 `MonopolyGame`。 ##### 2.3 员工类继承 在设计薪资系统时，员工分为 salaried employees（ salaried employees）和 hourly employees（小时工）。这两类员工有很多共同之处，如姓名、地址、社保号码、年度总收入和已扣除的税额等。但也有重要区别，如 salaried employees 有年薪，hourly employees 有小时工资率，hourly employees 的工作时间表每周会变化，而 salaried employees 可能有小时工没有的福利计划。 因此，我们可以创建一个 `Employee` 类处理两类员工的共同特征，然后将其作为 `SalariedEmployee` 和 `HourlyEmployee` 类的基类。 ```mermaid graph TD; A[Employee] --> B[SalariedEmployee]; A --> C[HourlyEmployee]; B --> D[Manager]; B --> E[SalesPerson]; ``` 如果 salaried employees 又分为管理和销售两类，我们可以进一步将 `SalariedEmployee` 类作为 `Manager` 和 `SalesPerson` 类的基类。 #### 3. 创建子类 创建子类的基本步骤很简单，只需在子类声明中使用 `extends` 关键字。基本格式如下： ```java public class ClassName extends BaseClass { // class body goes here } ``` 例如，有一个 `Ball` 类定义基本的球，我们可以创建一个 `BouncingBall` 子类，为球添加弹跳能力： ```java public class BouncingBall extends Ball { // methods and fields that add the ability to bounce // to a basic Ball object: public void bounce() { // the bounce method } } ``` 子类会自动拥有它所继承类的所有方法和字段。但需要注意以下几点： - 子类继承基类的所有成员，但构造函数不被视为成员，因此子类不继承基类的构造函数。 - 从基类继承的成员的可见性（公共或私有）在子类中保持不变，即子类无法直接访问基类中声明为私有的方法或字段。 - 可以通过在子类中声明具有相同签名的新成员来重写方法。 - Java 提供了 `protected` 可见性，具有该可见性的成员对子类可见，但对其他类不可见。 - 可以为子类添加更多的方法或字段，无论是私有还是受保护的。 #### 4. 委托模式 继承是 Java 等面向对象编程语言的重要特性，但并非适用于所有编程问题。在很多情况下，将一个类的实例包含在另一个类中比使用继承更简单，这种技术有时被称为委托模式。 例如，要创建一个 `EmployeeCollection` 类来表示一组员工，一种方法是扩展 Java API 提供的集合类，如 `ArrayList` 类。但更简单的方法是在