Java中如何使用一个子类继承一个父类

在Java中，使用一个子类继承一个父类是通过关键字extends来实现的。首先，定义一个父类，然后通过创建一个子类，并在类名后添加extends及父类名称，实现继承。继承允许子类获取父类的属性和方法，提高了代码的复用性，同时也可以对父类的功能进行扩展或改进。

例如，如果有一个名为“Animal”的父类，它有一个“eat”方法，我们可以创建一个“Dog”子类来继承“Animal”并获得其“eat”方法。此外，继承也实现了多态性，即子类对象可以被当作父类实例来使用，增加了程序的灵活性。

一、基本继承概念

继承是面向对象编程中的一项基础特性，它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法。继承的好处包括减少代码冗余、提高程序的可维护性、以及加强代码的模块化。

父类和子类的定义

父类（也称为基类或超类）是其他类的基础。其定义了一组属性和方法，这些可以被继承到一个或多个子类中。

public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

子类（也称为派生类或扩展类）从父类继承属性和方法，并且可以添加自己特有的属性和方法或覆盖父类的行为。

public class Dog extends Animal {
    // Dog 类继承了 Animal 类的所有属性和方法
    public void bark() {
        System.out.println("This dog barks.");
    }
}

继承的语法

继承在Java中使用extends关键字声明：

public class SubClass extends SuperClass {
    // SubClass 中的代码
}

子类继承父类后，它可以直接访问父类的非私有（non-private）属性和方法。

二、构造方法与继承

继承中，构造方法的行为有一些特殊之处，需要特别注意。子类不能继承父类的构造器（构造方法或构造函数），但是在子类的构造器中必须调用父类的构造器。

父类构造器的调用

在子类中，父类的构造器默认是被隐式调用的，如果没有显示调用父类的构造器，则会自动调用父类无参的构造器，这个过程是通过super关键字完成的。

public class Animal {
    public Animal() {
        System.out.println("An animal is created.");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public Dog() {
        super(); // 自动调用父类的无参构造器
        System.out.println("A dog is created.");
    }
}

如果父类只有带参数的构造器或者需要在子类中访问父类的带参数构造器，必须使用super来显式调用。

public class Animal {
    public Animal(String name) {
        System.out.println("An animal named " + name + " is created.");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name); // 显式调用父类的带参数构造器
        System.out.println("A dog named " + name + " is created.");
    }
}

构造器的执行顺序

构造器的调用顺序是从父类至子类的顺序进行的，即最先调用顶级父类的构造器，然后是下一层级的父类构造器，一直到本身类的构造器。

三、方法覆盖与多态

在继承中，当子类有与父类签名相同的方法时，子类会覆盖父类的方法。这可以为子类提供特有的实现，同时也是多态性的一种表现。

方法覆盖 (Overriding)

如果子类中定义一些与父类签名一致的方法，那么子类就重新定义了父类的方法，这称为方法覆盖或覆写。覆盖发生在有继承的子类当中。

public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("This dog eats bones.");
    }
}

此时，当通过子类对象调用“eat”方法时，执行的将是子类中覆盖之后的方法。

多态性

多态性（Polymorphism）允许使用父类类型的引用指向子类的对象，从而实现了多种形态。在执行过程中，具体将调用哪个类的方法，是由对象的实际类型决定的。

public class Test {
    public static void mAIn(String[] args) {
        Animal myAnimal = new Dog(); // 使用父类类型的引用指向子类的对象
        myAnimal.eat(); // 输出 "This dog eats bones."，调用的是 Dog 类的 eat 方法
    }
}

四、访问控制与继承

访问控制修饰符决定了类成员的访问范围。在Java中存在四种访问权限：private、default（没有关键字）、protected和public。

private 成员与继承

private成员是不能被继承的，这意味着如果父类中的字段或方法被声明为private，那么子类是无法直接访问这些成员的。

protected 和 public 成员与继承

protected和public成员可以被子类继承，其中protected成员在子类中可以被访问，对于其它非子类的类则具有私有性。public成员在任何地方都是可访问的。

public class Animal {
    protected String name;
    public void eat() {
        System.out.println(this.name + " eats food.");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public void setName(String name) {
        this.name = name; // 可以直接访问继承自父类的protected属性
    }
}

五、继承中的特殊情况处理

有些特殊情况需要在使用继承时注意，例如 "final" 类和方法、 "static" 方法以及接口的实现。

final 类和方法

被 final 修饰的类不能被继承，final方法不能被覆盖。这样做的目的通常是为了安全性或者确保语义不会改变。

public final class Animal {
    // ...
}
// 下面的代码将出错，因为 Animal 类不能被继承
public class Dog extends Animal {
    // ...
}

static 方法

static 方法属于类级别，而非实例级别，所以它们不存在覆盖。static方法可以被继承，但是当子类有相同签名的static方法时，它们不是覆盖而是隐藏父类的方法。

public class Animal {
    public static void testClassMethod() {
        System.out.println("The static method in Animal");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public static void testClassMethod() {
        System.out.println("The static method in Dog");
    }
}