第三章：面向对象编程

3.4 继承与多态

3.4.1 继承的基本概念

继承是面向对象编程的三大特性之一（封装、继承、多态），它允许一个类（子类/派生类）继承另一个类（父类/基类）的属性和方法。通过继承，子类可以复用父类的代码，并扩展新的功能。

语法示例：

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

class Dog extends Animal {  // 子类
    void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}

3.4.2 继承的类型

  1. 单继承：Java只支持单继承，即一个子类只能有一个直接父类。
  2. 多重继承（通过接口实现）：虽然类不能多继承，但可以通过实现多个接口来达到类似效果。

3.4.3 方法重写（Override）

子类可以重写父类的方法以满足特定需求。重写时需遵循以下规则：

  • 方法名、参数列表必须相同。
  • 返回类型可以是父类方法返回类型的子类（协变返回类型）。
  • 访问修饰符不能比父类更严格。
  • 不能重写private、final或static方法。

示例：

class Animal {
    void makeSound() {
        System.out.println("Animal sound");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

3.4.4 super关键字

super用于引用父类的成员（属性或方法），常用于：

  • 调用父类的构造方法（super()必须放在子类构造方法的第一行）。
  • 访问被重写的父类方法。

示例：

class Parent {
    String name = "Parent";
}

class Child extends Parent {
    String name = "Child";
    void printNames() {
        System.out.println(super.name); // 输出 Parent
        System.out.println(this.name);  // 输出 Child
    }
}

3.4.5 多态的实现

多态是指同一个行为具有多种表现形式，分为：

  1. 编译时多态：通过方法重载实现。
  2. 运行时多态：通过方法重写和父类引用指向子类对象实现。

示例：

Animal myAnimal = new Dog();  // 父类引用指向子类对象
myAnimal.makeSound();         // 调用的是Dog类重写的方法

3.4.6 instanceof操作符

用于检查对象是否是特定类或其子类的实例：

if (myAnimal instanceof Dog) {
    Dog myDog = (Dog) myAnimal;  // 向下转型
}

3.4.7 继承的优缺点

优点：

  • 代码复用，减少冗余。
  • 易于维护和扩展。

缺点：

  • 过度使用会导致类层次复杂。
  • 破坏封装性（子类依赖父类实现）。

3.4.8 实战练习

  1. 设计一个Shape父类，包含draw()方法，派生出Circle和Rectangle子类并重写该方法。
  2. 使用多态实现一个方法，接受Shape参数并调用其draw()方法。

下一节：3.5 接口与抽象类

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