Что такое наследование java
Наследование
Содержание
Наследование — это процесс перенимания классом свойств (методов и полей) другого класса. С использованием в Java наследования информация становится управляемой в иерархическом порядке.
Класс, который наследует свойства другого класса, называется подклассом (производным классом, наследующим классом), а класс, свойства которого наследуются, известен как суперкласс (базовый класс, родительский класс)
Ключевое слово extends
extends — это кодовое слово, используемое для наследования свойств класса. Взглянем на синтаксис этого ключевого слова.
Синтаксис
Пример кода
Дальше приведён пример процесса наследования на Java. На этом примере Вы можете рассмотреть два класса с именами Calculator и My_Calculator.
Используя ключевое слово extends в Java, My_Calculator перенимает методы addition() и subtraction() класса Calculator.
Скопируйте и вставьте эту программу в файле под именем My_Calculator.java
Скомпилируйте и выполните вышеприведённый код, как показано ниже.
После запуска программы получим следующий результат:
В данной программе, при создании объекта классу My_Calculator, копия содержимого суперкласса создаётся в нём же. Поэтому, используя объект подкласса, Вы можете получить доступ к членам суперкласса.
Ссылочная переменная суперкласса может содержать объект подкласса, но, используя эту переменную, Вы можете иметь доступ только к членам суперкласса, поэтому, чтобы иметь доступ к членам обоих классов, рекомендуется всегда создавать ссылочную переменную к подклассу.
Обращаясь к программе выше, Вы можете создать экземпляр класса, как в примере ниже. Но, используя ссылочную переменную суперкласса, Вы не можете вызвать метод multiplication(), который принадлежит подклассу My_Calculator.
Примечание: подкласс наследует все члены (поля, методы, вложенные классы) из суперкласса. в Java конструкторы не являются членами, поэтому они не наследуются подклассом, но конструктор суперкласса может быть вызван из подкласса.
Ключевое слово super
Ключевое слово super схоже с ключевым словом this. Ниже приведены случаи, где используется super в Java.
Дифференциация членов
Если класс перенимает свойства другого класса, и члены суперкласса имеют те же имена, что и в подклассе, для их разделения мы используем ключевое слово super, как показано ниже.
Пример кода
Этот раздел содержит программу, которая демонстрирует использование ключевого слова super в Java.
В предложенной программе у вас есть два класса с именами Sub_class и Super_class, оба имеющие метод display() с разными реализациями и переменную с именем num с разными значениями. Вы можете увидеть, что мы использовали ключевое слово super для дифференциации членов суперкласса из подкласса.
Скопируйте и вставьте эту программу в файле под именем Sub_class.java.
Скомпилируйте и выполните вышеприведённый код, как показано ниже.
После запуска программы будет получен следующий результат:
Вызов конструктора суперкласса
Если класс перенимает свойства другого класса, подкласс автоматически получается стандартный конструктор суперкласса. Но если Вы хотите вызвать параметризованный конструктор суперкласса, Вам нужно использовать ключевое слово super, как показано ниже.
Пример кода
В предложенной программе демонстрируется использование в Java ключевого слова super для вызова параметризованного конструктора. В этой программе содержится суперкласс и подкласс, где суперкласс содержит параметризованный конструктор, который принимает строковое значение, а мы используем ключевое слово super для вызова параметризованного конструктора суперкласса.
Скопируйте и вставьте эту программу в файле под именем Subclass.java
Скомпилируйте и выполните вышеприведённый код, как показано ниже.
После запуска программы будет выдан результат:
Отношение IS-A
IS-A — это способ сказать «Этот объект является типом этого объекта». Давайте посмотрим, как ключевое слово extends используется для достижения наследования.
Теперь, основываясь на примере выше, в объектно-ориентированных терминах, следующие утверждения верны
Теперь, используя отношение IS-A, мы можем сказать так:
С использованием ключевого слова extend, подклассы могут наследовать все свойства суперкласса кроме его приватных свойств (private).
Мы можем убедиться, что Mammal на самом деле Animal с использованием оператора экземпляра.
Мы получим следующий результат:
Так как у нас есть хорошее понимание принципа работы ключевого слова extends, давайте рассмотрим, как используется ключевое слово implements для получения отношения IS-A.
В общем, ключевое слово implements в Java используется с классами для перенятия свойств интерфейса. Интерфейсы никогда не могут быть переняты классом с помощью extends.
Пример
Ключевое Слово instanceof
Давайте использует оператор instanceof в Java с целью проверки, являются ли Mammal и Dog на самом деле Animal.
Пример
Мы получим следующий результат:
Отношение HAS-A
Эти отношения в основном основаны на обращении. Они определяют, является ли определенный класс HAS-A определенным случаем. Эта взаимосвязь помогает уменьшить дублирование кода, а также баги. Взглянем на пример.
Мы видим, что у класса Van HAS-A (есть) Speed. Имея отдельный класс Speed, нам не нужно вставлять код, принадлежащий Speed в класс Van, что позволяет нам использовать класс Speed в нескольких приложениях.
В особенности объектно-ориентированного программирования, пользователям не нужно волноваться о том, какой объект выполняет текущую работу. Для достижения этого, класс Van скрывает детали реализации от пользователей класса Van. Таким образом, пользователи, должны попросить класс Van выполнить определенное действие, и класс Van либо выполнит работу сам по себе, либо попросит другой класс выполнить действие.
Виды наследования
Есть различные способы наследования, как показано ниже.
| Вид | Схема | Пример |
| Одиночное наследование |  | |
| Многоуровневое наследование |  | |
| Иерархическое наследование |  | |
| Множественное наследование |  |
Очень важно запомнить, что Java не поддерживает множественное наследование. Это значит, что класс не может продлить более одного класса. Значит, следующее утверждение НЕВЕРНО:
Тем не менее, класс может реализовать один или несколько интерфейсов, что и помогло Java избавиться от невозможности множественного наследования.
Наследование
1. Пегас
Предположим, что вы – волшебник и хотите создать летающую лошадь. С одной стороны, вы бы могли попробовать наколдовать пегаса. Но т.к. пегасов в природе не существует, это будет очень непросто. Придется очень многое делать самому. Куда проще взять лошадь и приколдовать ей крылья.
В программировании такой процесс называется «наследование». Предположим, вам нужно написать очень сложный класс. Писать с нуля долго, потом еще долго все тестировать и искать ошибки. Зачем идти самым сложным путем? Лучше поискать, а нет ли уже такого класса?
Предположим, вы нашли класс, который своими методами реализует 80% нужной вам функциональности. Что делать с ним дальше? Вы можете просто скопировать его код в свой класс. Но у такого решения есть несколько минусов:
Есть решение потоньше, и без необходимости получать легальный доступ к коду оригинального класса. В Java вы можете просто объявить тот класс родителем вашего класса. Это будет эквивалентно тому, что вы добавили код того класса в код своего. В вашем классе появятся все данные и все методы класса-родителя. Например, можно делать так: наследуемся от «лошади», добавляем «крылья» – получаем «пегаса»
2. Общий базовый класс
Наследование можно использовать и для других целей. Допустим, у вас есть десять классов, которые очень похожи, имеют совпадающие данные и методы. Вы можете создать специальный базовый класс, вынести эти данные (и работающие с ними методы) в этот базовый класс и объявить те десять классов его наследниками. Т.е. указать в каждом классе, что у него есть класс-родитель — данный базовый класс.
Также как преимущества абстракции раскрываются только рядом с инкапсуляцией, так и преимущества наследования гораздо сильнее при использовании полиморфизма. Но о нем вы узнаете немного позже. Сегодня же мы рассмотрим несколько примеров использования наследования.
Предположим, мы пишем программу, которая играет в шахматы с пользователем, а значит, нам понадобятся классы для фигур. Что бы это были за классы?
Очевидный ответ, если вы когда-нибудь играли в шахматы — Король, Ферзь, Слон, Конь, Ладья и Пешка.
Но в самих классах еще нужно было бы хранить информацию по каждой фигуре. Например, координаты x и y, а также ценность фигуры. Ведь некоторые фигуры ценнее других.
Кроме того, фигуры ходят по-разному, а значит и поведение классов будет отличаться. Вот как можно было бы описать их в виде классов:
Это очень примитивное описание шахматных фигур.
Общий базовый класс
Это отличный способ упростить код похожих объектов. Особенно много преимуществ мы получаем, когда в проекте тысячи различных объектов и сотни классов. Тогда правильно подобранными родительскими (базовыми) классами можно не только существенно упростить логику, но и сократить код в десятки раз.
3. Наследование класса — extends
Так что же нужно, чтобы унаследовать какой-то класс? Чтобы унаследовать один класс от другого, нужно после объявления нашего класса указать ключевое слово extends и написать имя родительского класса. Выглядит это обычно примерно так:
Именно такую конструкцию нужно написать при объявлении класса Потомок. Наследоваться, кстати, можно только от одного класса.
На картинке мы видим «корову», унаследованную от «свиньи». «Свинья» унаследована от «курицы», «курица» от «яйца». Только один родитель! Такое наследование не всегда логично. Но если есть только свинья, а очень нужна корова, программист зачастую не может устоять перед желанием сделать «корову» из «свиньи».
Хотя в Java есть множественное наследование интерфейсов. Это немного снижает остроту проблемы. Про интерфейсы мы поговорим немного позже, а пока давайте продолжим разбираться с наследованием.
Вот вам несколько историй, о том, как часто приходится делать из мухи свинью. И что за это бывает:
22. Java – Наследование классов, интерфейсов, методов и конструкторов с помощью ключевых слов super, extends, instanceof и отношений IS-A и HAS-A
Наследование — это процесс перенимания классом свойств (методов и полей) другого класса. С использованием в Java наследования информация становится управляемой в иерархическом порядке.
Класс, который наследует свойства другого класса, называется подклассом (производным классом, наследующим классом), а класс, свойства которого наследуются, известен как суперкласс (базовый класс, родительский класс)
Содержание
Ключевое слово extends
extends — это кодовое слово, используемое для наследования свойств класса. Взглянем на синтаксис этого ключевого слова.
Синтаксис
Пример кода
Дальше приведён пример процесса наследования на Java. На этом примере Вы можете рассмотреть два класса с именами Calculator и My_Calculator.
Используя ключевое слово extends в Java, My_Calculator перенимает методы addition() и subtraction() класса Calculator.
Скопируйте и вставьте эту программу в файле под именем My_Calculator.java
Скомпилируйте и выполните вышеприведённый код, как показано ниже.
После запуска программы получим следующий результат:
В данной программе, при создании объекта классу My_Calculator, копия содержимого суперкласса создаётся в нём же. Поэтому, используя объект подкласса, Вы можете получить доступ к членам суперкласса.
Ссылочная переменная суперкласса может содержать объект подкласса, но, используя эту переменную, Вы можете иметь доступ только к членам суперкласса, поэтому, чтобы иметь доступ к членам обоих классов, рекомендуется всегда создавать ссылочную переменную к подклассу.
Обращаясь к программе выше, Вы можете создать экземпляр класса, как в примере ниже. Но, используя ссылочную переменную суперкласса, Вы не можете вызвать метод multiplication(), который принадлежит подклассу My_Calculator.
Примечание: подкласс наследует все члены (поля, методы, вложенные классы) из суперкласса. в Java конструкторы не являются членами, поэтому они не наследуются подклассом, но конструктор суперкласса может быть вызван из подкласса.
Ключевое слово super
Ключевое слово super схоже с ключевым словом this. Ниже приведены случаи, где используется super в Java.
Дифференциация членов
Если класс перенимает свойства другого класса, и члены суперкласса имеют те же имена, что и в подклассе, для их разделения мы используем ключевое слово super, как показано ниже.
Пример кода
Этот раздел содержит программу, которая демонстрирует использование ключевого слова super в Java.
В предложенной программе у вас есть два класса с именами Sub_class и Super_class, оба имеющие метод display() с разными реализациями и переменную с именем num с разными значениями. Вы можете увидеть, что мы использовали ключевое слово super для дифференциации членов суперкласса из подкласса.
Скопируйте и вставьте эту программу в файле под именем Sub_class.java.
Скомпилируйте и выполните вышеприведённый код, как показано ниже.
После запуска программы будет получен следующий результат:
Вызов конструктора суперкласса
Если класс перенимает свойства другого класса, подкласс автоматически получается стандартный конструктор суперкласса. Но если Вы хотите вызвать параметризованный конструктор суперкласса, Вам нужно использовать ключевое слово super, как показано ниже.
Пример кода
В предложенной программе демонстрируется использование в Java ключевого слова super для вызова параметризованного конструктора. В этой программе содержится суперкласс и подкласс, где суперкласс содержит параметризованный конструктор, который принимает строковое значение, а мы используем ключевое слово super для вызова параметризованного конструктора суперкласса.
Скопируйте и вставьте эту программу в файле под именем Subclass.java
Скомпилируйте и выполните вышеприведённый код, как показано ниже.
После запуска программы будет выдан результат:
Отношение IS-A
IS-A — это способ сказать «Этот объект является типом этого объекта». Давайте посмотрим, как ключевое слово extends используется для достижения наследования.
Теперь, основываясь на примере выше, в объектно-ориентированных терминах, следующие утверждения верны
Теперь, используя отношение IS-A, мы можем сказать так:
С использованием ключевого слова extend, подклассы могут наследовать все свойства суперкласса кроме его приватных свойств (private).
Мы можем убедиться, что Mammal на самом деле Animal с использованием оператора экземпляра.
Мы получим следующий результат:
Так как у нас есть хорошее понимание принципа работы ключевого слова extends, давайте рассмотрим, как используется ключевое слово implements для получения отношения IS-A.
В общем, ключевое слово implements в Java используется с классами для перенятия свойств интерфейса. Интерфейсы никогда не могут быть переняты классом с помощью extends.
Пример
Ключевое Слово instanceof
Давайте использует оператор instanceof в Java с целью проверки, являются ли Mammal и Dog на самом деле Animal.
Пример
Мы получим следующий результат:
Отношение HAS-A
Эти отношения в основном основаны на обращении. Они определяют, является ли определенный класс HAS-A определенным случаем. Эта взаимосвязь помогает уменьшить дублирование кода, а также баги. Взглянем на пример.
Мы видим, что у класса Van HAS-A (есть) Speed. Имея отдельный класс Speed, нам не нужно вставлять код, принадлежащий Speed в класс Van, что позволяет нам использовать класс Speed в нескольких приложениях.
В особенности объектно-ориентированного программирования, пользователям не нужно волноваться о том, какой объект выполняет текущую работу. Для достижения этого, класс Van скрывает детали реализации от пользователей класса Van. Таким образом, пользователи, должны попросить класс Van выполнить определенное действие, и класс Van либо выполнит работу сам по себе, либо попросит другой класс выполнить действие.
Виды наследования
Есть различные способы наследования, как показано ниже.
| Вид | Схема | Пример |
| Одиночное наследование |  | |
| Многоуровневое наследование |  | |
| Иерархическое наследование |  | |
| Множественное наследование |  |
Очень важно запомнить, что Java не поддерживает множественное наследование. Это значит, что класс не может продлить более одного класса. Значит, следующее утверждение НЕВЕРНО:
Тем не менее, класс может реализовать один или несколько интерфейсов, что и помогло Java избавиться от невозможности множественного наследования.
Наследование
Чтобы наследовать класс, достаточно вставить имя наследуемого класса с использованием ключевого слова extends:
В этом коде мы наследуемся от класса Activity и добавляем свой код, который будет отвечать за наше приложение.
Подкласс в свою очередь может быть суперклассом другого подкласса. Так например, упоминавший ранее класс TextView является суперклассом для EditText.
В производный класс можно добавлять новые методы.
Для каждого создаваемого подкласса можно указывать только один суперкласс. При этом никакой класс не может быть собственным суперклассом.
Хотя подкласс включает в себя все члены своего суперкласса, он не может получить доступ к тем членам суперкласса, которые объявлены как private.
Помните, мы создавали класс Box для коробки кота. Давайте наследуемся от этого класса и создадим новый класс, который будет иметь не только размеры коробки, но и вес.
В том же файле Box.java после последней закрывающей скобки добавьте новый код:
Возвращаемся в главную активность и пишем код:
Обратите внимание, что мы вызываем метод getVolume(), который не прописывали в классе HeavyBox. Однако мы можем его использовать, так как мы наследовались от класса Box и нам доступны все открытые поля и методы. Заодно мы вычисляем вес коробки с помощью новой переменной, которую добавили в подкласс.
Теперь у нас появилась возможность складывать в коробку различные вещи. В хозяйстве всё пригодится.
При желании вы можете создать множество разных классов на основе одного суперкласса. Например, мы можем создать цветную коробку.
Ключевое слово super
В Java существует ключевое слово super, которое обозначает суперкласс, т.е. класс, производным от которого является текущий класс. В данном случае, супер не означает превосходство, скорее даже наоборот, дочерний класс имеет больше методов, чем родительский. Само слово пошло из теории множеств, где используется термин супермножество. Посмотрим, зачем это нужно.
В конструкторе HeavyBox мы дублировали поля width,height и depth, которые уже есть в классе Box. Это не слишком эффективно. Кроме того, возможны ситуации, когда суперкласс имеет закрытые члены данных, но мы хотим иметь к ним доступ. Через наследование это не получится, так как закрытые члены класса доступны только родному классу. В таких случаях вы можете сослаться на суперкласс.
Ключевое слово super можно использовать для вызова конструктора суперкласса и для обращения к члену суперкласса, скрытому членом подкласса.
Использование ключевого слова super для вызова конструктора суперкласса
Вызов метода super() всегда должен быть первым оператором, выполняемым внутри конструктора подкласса.
При вызове метода super() с нужными аргументами, мы фактически вызываем конструктор Box, который инициализирует переменные width, height и depth, используя переданные ему значения соответствующих параметров. Вам остаётся инициализировать только своё добавленное значение weight. При необходимости вы можете сделать теперь переменные класса Box закрытыми. Проставьте у полей класса Box модификатор private и убедитесь, что вы можете обращаться к ним без проблем.
У суперкласса могут быть несколько перегруженных версий конструкторов, поэтому можно вызывать метод super() с разными параметрами. Программа выполнит тот конструктор, который соответствует указанным аргументам.
Вторая форма ключевого слова super действует подобно ключевому слову this, только при этом мы всегда ссылаемся на суперкласс подкласса, в котором она использована. Общая форма имеет следующий вид:
Здесь член может быть методом либо переменной экземпляра.
Подобная форма подходит в тех случаях, когда имена членов подкласса скрывают члены суперкласса с такими же именами.
В результате мы должны увидеть:
Таким образом, знакомое нам выражение super.onCreate(savedInstanceState) обращается к методу onCreate() из базового класса.
Создание многоуровневой иерархии
Мы использовали простые примеры, состоящие из суперкласса и подкласса. Можно строить более сложные конструкции, содержащие любое количество уровней наследования. Например, класс C может быть подклассом класса B, который в свою очередь является подклассом класса A. В подобных ситуациях каждый подкласс наследует все характеристики всех его суперклассов.
Напишем пример из трёх классов. Суперкласс Box, подкласс HeavyBox и подкласс MoneyBox. Последний класс наследует все характеристики классов Box и HeavyBox, а также добавляет поле cost, которое содержит стоимость коробки.
Box.java
HeavyBox.java
MoneyBox
Код для основной активности, например, при щелчке кнопки:
В результате мы получим различные значения, вычисляемые в коде. Благодаря наследованию, класс MoneyBox может использовать классы Box и HeavyBox, добавляя только ту информацию, которая нам требуется для его собственного специализированного применения. В этом и состоит принцип наследования, позволяя повторно использовать код.
Метод super() всегда ссылается на конструктор ближайшего суперкласса в иерархии. Т.е. метод super() в классе MoneyBox вызывает конструктор класса HeavyBox, а метод super() в классе HeavyBox вызывает конструктор класса Box.
Если в иерархии классов конструктор суперкласса требует передачи ему параметров, все подклассы должны передавать эти параметры по эстафете.
В иерархии классов конструкторы вызываются в порядке наследования, начиная с суперкласса и заканчивая подклассом. Если метод super() не применяется, программа использует конструктор каждого суперкласса, заданный по умолчанию или не содержащий параметров.
Вы можете создать три класса A, B, C, которые наследуются друг от друга (A←B←C), у которых в конструкторе выводится текст и вызвать в основном классе код:
Вы должные увидеть три строчки текста, определённые в каждом конструкторе класса. Поскольку суперкласс ничего не знает о своих подклассах, любая инициализация полностью независима и, возможно, обязательна для выполнения любой инициализацией, выполняемой подклассом.
Переопределение методов
Если в иерархии классов имя и сигнатура типа метода подкласса совпадает с атрибутами метода суперкласса, то метод подкласса переопределяет метод суперкласса. Когда переопределённый метод вызывается из своего подкласса, он всегда будет ссылаться на версию этого метода, определённую подклассом. А версия метода из суперкласса будет скрыта.
Если нужно получить доступ к версии переопределённого метода, определённого в суперклассе, то используйте ключевое слово super.
Не путайте переопределение с перегрузкой. Переопределение метода выполняется только в том случае, если имена и сигнатуры типов двух методов идентичны. В противном случае два метода являются просто перегруженными.
В Java SE5 появилась запись @Override; она не является ключевым словом. Если вы собираетесь переопределить метод, используйте @Override, и компилятор выдаст сообщение об ошибке, если вместо переопределения будет случайно выполнена перегрузка.
Для закрепления материала создадим класс Animal с одним методом.
Теперь создадим класс Cat, наследующий от первого класса.
В результате в класс будет добавлена заготовка:
Попробуем вызвать данный метод в основном классе активности:
Мы получим текст, который определён в суперклассе, хотя вызывали метод дочернего класса.
Но если мы хотим получить другой текст, совсем не обязательно придумывать новые методы. Достаточно закомментировать вызов метода из суперкласса и добавить свой вариант.
Запускаем программу и нажимаем на кнопку. И получим уже другой ответ, более соответствующий описанию среднестатистического кота. Заметьте, что код для щелчка кнопки мы не меняем, но система сама разберётся, что выводить нужно текст не из суперкласса, а из дочернего класса.
Рассмотрим другой пример переопределения методов. Создадим суперкласс Figure, который будет содержать размеры фигуры, а также метод для вычисления площади. А затем создадим два других класса Rectangle и Triangle, у которых мы переопределим данный метод.
Как видите, во всех классах используется одно и тоже имя метода, но каждый класс по своему вычисляет площадь в зависимости от фигуры. Это очень удобно и позволяет не придумывать новые названия методов в классах, которые наследуются от базового класса.