Java继承与隐藏机制详解

### Java继承与隐藏机制详解 #### 1. 基础概念 在Java编程中，一些概念虽然在官方规范里未被明确提及，但在实际开发和技术交流中却十分常用。 - **基类（Baseclass）**：在单继承的面向对象编程语言（如Java）中，基类被定义为`Object`类的直接子类。类层次结构通常以基类来命名，例如某个类层次结构可能被称为“Computer类层次结构”。在一些设计模式（如策略设计模式）中，基类往往是抽象的。不过要注意，有些程序员会把基类和超类（superclass）混为一谈，但实际上它们是不同的概念。 - **相关类（Related Classes）**：如果一个类是另一个类的扩展，那么这两个类就是相关的。不同类层次结构中的类显然不相关，而且同一类层次结构中的类也可能不相关。这个概念在讨论类型转换时非常重要，因为只有相关类之间才能进行类型转换。 |标准术语|替代术语| | ---- | ---- | |超类（superclass）|父类（parent）、祖先类（ancestor）、基类（base class）| |子类（subclass）|子类（child）、后代类（descendant）、派生类（derived class）| |超接口（superinterface）| - | |子接口（subinterface）| - | |超类型（supertype）| - | |子类型（subtype）| - | #### 2. 继承层次中的泛化 类层次结构和接口层次结构都意味着继承层次，继承层次用于表示超类型和子类型之间的关系。虽然Java语言规范（JLS）中使用“超类”“超接口”“子类”“子接口”等术语，但在很多面向对象编程的书籍中，“超类型”和“子类型”更为常用。 当从整体上考虑类型层次时，类层次结构顶部的类型更为通用。UML将泛化定义为更通用元素和更具体元素之间的分类关系，更具体的元素与更通用的元素完全一致，并包含额外信息。除了“更通用”和“更具体”，泛化还有一些替代术语，如抽象（abstraction）、派生（derivation）、特化（specialization）和限制（restriction）。 ```mermaid graph LR A[超类型] --> B[子类型1] A --> C[子类型2] B --> D[子子类型1] C --> E[子子类型2] ``` #### 3. 继承机制 Java中的继承分为接口继承和实现继承。 - **接口继承**：类声明中的`implements`子句列出了直接超接口。由于接口层次结构中存在多继承，以及类可以实现任意数量的接口，确定一个类实现了哪些超接口可能会比较复杂。不过，子类会继承超类类型（包括`Object`类型）中公共方法隐式定义的接口。例如： ```java class Test { public static void main(String[] args){ Subclass sub = new Subclass(); if (sub instanceof Object && sub instanceof Superclass && sub instanceof Subclass && sub instanceof Multiple && sub instanceof Inheritiance && sub instanceof Superinterface && sub instanceof Subinterface) System.out.println("this is an example of " + "interface inheritiance"); } } interface Multiple {} interface Inheritiance {} interface Superinterface extends Multiple, Inheritiance {} interface Subinterface extends Superinterface {} class Superclass implements Subinterface {} class Subclass extends Superclass {} ``` 在这个例子中，`Subclass`类没有`implements`子句，但由于接口继承，它实现了至少七种不同的超类型。需要注意的是，类不能实现同一类主体中声明的嵌套接口，否则会导致编译错误。 - **实现继承**：子类会继承超类和超接口的成员，但以下成员除外： - 不可访问的成员； - 隐藏的字段（或接口常量）、类方法和嵌套类型； - 被重写的实例方法。 如果成员既没有被隐藏也没有被重写，那么成员的继承规则如下： - 声明为`private`的成员永远不会被继承； - 声明为`public`或`protected`的成员总是会被继承； - 默认访问权限的成员只有在子类属于同一包时才会被继承。 下面是一个实现继承的示例： ```java class Test { public static void main(String[] args) { Subclass sub = new Subclass(); Subclass.Top top = new Subclass.Top(); Subclass.Inner inner = sub.new Inner(); System.out.println(sub.a); System.out.println(sub.b); System.out.println(sub.c()); System.out.println(sub.d()); System.out.println(sub.e); System.out.println(top.getS()); System.out.println(inner.getS()); } } class Superclass { static String a = "Subclasses inherit class variables"; String b = "Subclasses inherit instance variables"; static String c() { return "Subclasses inherit class methods"; } String d() { return "Subclasses inherit instance methods"; } class Inner { private String s = "Subclasses inherit inner member classes"; public String getS() { return s; } } static class Top { private String s = "Subclasses inherit nested top-level" + " classes"; public String getS() { return s; } } } interface Interface { String e = "Subclasses inherit interface constants"; } class Subclass extends Superclass implements Interface { } ``` 这个示例表明，即使`Subclass`类的定义为空，它也有七个成员。 #### 4. 方法调