本章内容：

1.继承的概念与实现
2.super关键词
3.多态
4.Java对象类型转换
5.final关键字
6.static关键字

1.继承的概念与实现

继承是类与类之间的关系，是一个很简单很直观的概念，与现实世界中的继承（例如儿子继承父亲财产）类似。

继承可以理解为一个类从另一个类获取方法和属性的过程。如果类B继承于类A，那么B就拥有A的方法和属性。

继承是面向对象编程中非常强大的一种机制，它首先可以复用代码。当我们让Student从Person继承时，Student就获得了Person的所有功能，我们只需要为Student编写新增的功能。

继承的特点：

  • Java是单继承语言：一个类的直接父类只能有唯一一个
  • Java语言可以多级继承（父类也可以继承父类的父类）且一个父类可以拥有多个子类/兄弟子类
  • 继承使用extend关键字，子类可以覆盖父类的方法
  • 父类中的private成员在子类中是不可见的，因此在子类中不能直接使用它们

继承实例：

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class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 此处省略setter与getter
}

class Student extends Person {
    // 不要重复定义name和age字段/方法，只需要定义新增score字段/方法:
    private String category;

    public Student(String name, int age, String category) {
        super(name, age);
        this.category = category;
    }
    // 此处省略setter与getter
}

2.super关键字

super关键字与this类似，this用来表示当前类的实例，super用来表示父类

super关键字表示父类（超类）。子类引用父类的字段时，可以用super.fieldName
实际上，这里使用super.name，或者this.name，或者name，效果都是一样的。编译器会自动定位到父类的name字段

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class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello, " + super.name;
    }
}

在继承时，如果父类存在构造函数，在这个时候，就必须使用super,其正确写法应为(牢记)：

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public class OOP {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例s为Person的子类Student类的实例
        Student s = new Student("gz",18,10010,100);
        System.out.println(s.getAge());
        System.out.println(s.grand);
    }
}

class Person {
    protected String name;
    protected int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // 此处省略setter与getter
}

class Student extends Person{
    protected int grand;

    public Student(String name, int age, int grand) {
        super(name, age);  // 自动调用父类的构造方法Person(name, age)
        this.grand = grand;     // 这是新构建的字段
    }
    
    @Override  // Override重写，方法名，参数，返回值类型完全相同
    public int getAge(){
        return this.grand;
    }
}

继承小结：

  • Java只允许一个class继承自一个类，因此，一个类有且仅有一个父类。只有Object特殊，它没有父类
  • 子类无法访问父类的private字段或者private方法，为了让子类可以访问父类的字段，我们需要把private改为protected
  • 子类不会继承任何父类的构造方法。子类默认的构造方法是编译器自动生成的，不是继承的

3.多态

在继承关系中，子类如果与父类的方法名完全相同（方法名相同，参数相同，子类方法的返回值必须小于等于父类的返回值范围（推荐：子类和父类方法的返回值类型相同）），被称为重写（Override，这里要区别于Overload是方法名相同，但各自的参数不同） 

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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Student();
        p.run(); // 应该打印Person.run还是Student.run?
    }
}

class Person {
    // class中的方法不要写static
    public void run() {
        System.out.println("Person.run");
    }
}

// Student类继承Person类
class Student extends Person {
    @Override  // 这是重写符号,将子类的run方法进行重写，增加新的功能
    public void run() {
        System.out.println("Student.run");
    }
}

在子类的覆写方法中，如果要调用父类的被覆写的方法，可以通过super来调用。例如：

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class Person {
    protected String name;
    public String hello() {
        return "Hello, " + name;
    }
}

class Student extends Person {
    @Override
    public String hello() {
        // 调用父类的hello()方法:
        return super.hello() + "!";
    }
}

小结：
区分子类方法中变量名的三种访问方式：

  • 局部变量：直接写成员变量名
  • 本类的成员变量：this.成员变量名
  • 父类的成员变量：super.成员变量名

4. Java对象类型转换

将一个类型强制转换成另一个类型的过程被称为类型转换。本节所说的对象类型转换，是指存在继承关系的对象，不是任意类型的对象。当对不存在继承关系的对象进行强制类型转换时，会抛出Java强制类型转换（java.lang.ClassCastException）异常

Java语言允许某个类型的引用变量引用子类的实例，而且可以对这个引用变量进行类型转换。Java中引用类型之间的类型转换（前提是两个类是父子关系）主要有两种，分别是向上转型（upcasting）和向下转型（downcasting）

  1. 向上转型

父类引用指向子类对象为向上转型，语法格式如下：
fatherClass obj = new sonClass();

向上转型就是把子类对象直接赋给父类引用，不用强制转换。使用向上转型可以调用父类类型中的所有成员，不能调用子类类型中特有成员，最终运行效果看子类的具体实现。

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Animal an1=new Cat(); //将Cat 对象当作Animal 类型来使用
Animal an2=new Dog(); //将Dog 对象当作Animal 类型来使用

将子类对象当作父类使用时不需要任何显式地声明，需要注意的是，此时不能通过父类变量去调用子类中的某些方法
  1. 向下转型

与向上转型相反，子类对象指向父类引用为向下转型，语法格式如下：
sonClass obj = (sonClass) fatherClass;

注意：不能直接将父类的对象强制转换为子类类型，只能将向上转型后的子类对象再次转换为子类类型。也就是说，子类对象必须向上转型后，才能再向下转型

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public class Demo {
    public static void main(String args[]) {
        SuperClass superObj = new SuperClass();
        SonClass sonObj = new SonClass();
        // 下面的代码运行时会抛出异常，不能将父类对象直接转换为子类类型
        // SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;

        // 先向上转型，再向下转型
        superObj = sonObj;
        SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
    }
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ }

instanceof运算符

多态性带来了一个问题，就是如何判断一个变量所实际引用的对象的类型。Java使用instanceof操作符，用来判断一个变量所引用的对象的实际类型，注意是它引用的对象的类型，不是变量的类型

实例：obj instanceof ClassName ，可以直白理解为 实例obj是ClassName类或是其子类？

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public final class Demo{
    public static void main(String[] args) {
        // 引用 People 类的实例
        People obj = new People();
        if(obj instanceof Object){ // Person实例的obj是Object类的子类
            System.out.println("我是一个对象");
        }
        if(obj instanceof People){ // obj等于Person类
            System.out.println("我是人类");
        }
        if(obj instanceof Teacher){ // obj是Teacher类的父类，判断语句为错误
            System.out.println("我是一名教师");
        }
        System.out.println("-----------");  // 分界线
        // 引用 Teacher 类的实例
        obj = new Teacher();
        if(obj instanceof Object){
            System.out.println("我是一个对象");
        }
        if(obj instanceof People){
            System.out.println("我是人类");
        }
        if(obj instanceof Teacher){
            System.out.println("我是一名教师");
        }
        if(obj instanceof President){
            System.out.println("我是校长");
        }
    }
}

class People{ }
class Teacher extends People{ }
class President extends Teacher{ }

运行结果：
我是一个对象
我是人类

我是一个对象
我是人类
我是一名教师

可以看出，如果变量引用的是当前类或它的子类的实例，instanceof 返回true，否则返回false。

5.final关键字

在Java中，声明类、变量和方法时，可使用关键字final来修饰。final所修饰的数据具有“终态”的特征，表示“最终的”意思。具体规定如下：

  • final用在变量的前面表示修饰的变量不可被改变，一旦获得了初始值，该final变量的值就不能被重新赋值，此时该变量可以被称为常量。
  • final用在方法的前面表示方法不可以被重写（子类中如果创建了一个与父类中相同名称、相同返回值类型、相同参数列表的方法，只是方法体中的实现不同，以实现不同于父类的功能，这种方式被称为方法重写，又称为方法覆盖。这里了解即可，教程后面我们会详细讲解）。
  • final用在类的前面表示该类不能有子类，即该类不可以被继承。

final修饰变量

final修饰的变量即成为常量，只能赋值一次，但是final所修饰局部变量和成员变量有所不同：

  • final修饰的局部变量必须使用之前被赋值一次才能使用
  • final修饰的成员变量在声明时没有赋值的叫“空白final变量”。空白final变量必须在构造方法或静态代码块中初始化

注意：final修饰的变量不能被赋值这种说法是错误的，严格的说法是，final修饰的变量不可被改变，一旦获得了初始值，该final变量的值就不能被重新赋值。

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public class FinalDemo {
    void doSomething() {
        // 没有在声明的同时赋值
        final int e;
        // 只能赋值一次
        e = 100;
        System.out.print(e);
        // 声明的同时赋值
        final int f = 200;
    }
    // 实例常量
    final int a = 5; // 直接赋值
    final int b; // 空白final变量
    // 静态常量
    final static int c = 12;// 直接赋值
    final static int d; // 空白final变量
    // 静态代码块
    static {
        // 初始化静态变量
        d = 32;
    }
    // 构造方法
    FinalDemo() {
        // 初始化实例变量
        b = 3;
        // 第二次赋值，会发生编译错误
        // b = 4;
    }
}

拓展：final修饰基本类型变量和引用类型变量的区别

当使用final修饰基本类型变量时，不能对基本类型变量重新赋值，因此基本类型变量不能被改变。但对于引用类型变量而言，它保存的仅仅是一个引用，final只保证这个引用类型变量所引用的地址不会改变，即一直引用同一个对象，但这个对象完全可以发生改变，比如说数组。

final修饰方法

final修饰的方法不可被重写，如果出于某些原因，不希望子类重写父类的某个方法，则可以使用 final 修饰该方法

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public class FinalMethodTest {
    public final void test() {
    }
}
class Sub extends FinalMethodTest {
    // 下面方法定义将出现编译错误，不能重写final方法
    public void test() {
    }
}

上面程序中父类是FinalMethodTest，该类里定义的test()方法是一个final方法，如果其子类试图重写该方法，将会引发编译错误。

对于一个private方法，因为它仅在当前类中可见，其子类无法访问该方法，所以子类无法重写该方法。如果子类中定义一个与父类private方法有相同方法名、相同形参列表、相同返回值类型的方法，也不是方法重写，只是重新定义了一个新方法。因此，即使使用final修饰一个private访问权限的方法，依然可以在其子类中定义与该方法具有相同方法名、相同形参列表、相同返回值类型的方法。

下面程序示范了如何在子类中“重写”父类的private final方法。

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public class PrivateFinalMethodTest {
    private final void test() {
    }
}
class Sub extends PrivateFinalMethodTest {
    // 下面的方法定义不会出现问题
    public void test() {
        // 并不是真正意义上的重写，而是定义一个 相同方法名、相同形参列表、相同返回值类型的方法
    }
}

final修饰类

final修饰的类不能被继承。当子类继承父类时，将可以访问到父类内部数据，并可通过重写父类方法来改变父类方法的实现细节，这可能导致一些不安全的因素。为了保证某个类不可被继承，则可以使用final修饰这个类

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final class SuperClass {
}
class SubClass extends SuperClass {    //编译错误
}

2020-3-9 新增：
在父子类的继承关系中，如果成员变量重名，则创建子类访问对象时，访问有两种方法：

  1. 通过子类对象访问成员变量：等号左边是谁，就优先用谁，没有则向上找父类
  2. 通过成员方法访问成员变量：该方法属于谁，就优先用谁，没有向上找父类
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package com.Alibaba;

public class extendsField {
    public static void main(String[] args) {
        Fu fu = new Fu();
        Zi zi = new Zi();// 实例化两个对象
        /*
        * 当父类和子类都具有num这个成员变量时
        * 等号左边是谁，优先用谁
        * */
        System.out.println(zi.num);  // 20
        System.out.println("======");
        zi.methodZi(); // 20：这个方法是子类的，优先使用子类的
        zi.methodFu();  // 10：这个方法实在父类中定义的
    }
}

// 创建父类
class Fu{
    public int num = 10;
    public int numFu = 100;
    public void methodFu(){
        System.out.println("这是父类方法");
        // 优先使用本类中的num
        System.out.println(num); // 10
    }
}
// 创建子类
class Zi extends Fu{
    public int num = 20;
    public int numFu = 100;
    public void methodZi(){
        System.out.println("这是子类方法");
        // 优先使用本类中的成员变量
        System.out.println(num);  // 20
    }
}

6.static关键字

关于 static 关键字的使用，它可以用来修饰的成员变量和成员方法，被修饰的成员是属于类的，而不是单单是属于某个对象的。也就是说，既然属于类，就可以不靠创建对象来调用了。

在一个类中，有变量和方法，而变量有成员变量，静态变量；而方法有成员方法和静态方法之分(只要带static关键字就代表静态变量或方法)

如何区分我们什么时候使用static关键字呢？


从上述图中我们可以看出在学生类中，我们new三个学生对象，每一个对象除了姓名，年龄，学号不同之外，每一个学生对象的所在教室完全一样。
对于姓名，年龄，学号来说，每一个对象都有自己独立的数据。但对于所在的教室来说，这应该是多个对象共享同一份数据才对。
一旦使用了static关键字，那么这样的内容不在属于对象自己，而是属于类的，所以凡是本类的对象，都共享同一份。

我们来实现这个图片展示的功能（以标准的类的创建方式）：

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public class staticDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 静态static常量赋初值(类名称.变量名)
        Student1.room = "101教室";

        Student1 one = new Student1("郭靖", 20);
        System.out.println("one的姓名：" + one.getName());
        System.out.println("one的年龄：" + one.getAge());
        System.out.println("one的教室：" + Student1.room);
        System.out.println("============");

        Student1 two = new Student1("黄蓉", 18);
        System.out.println("two的姓名：" + two.getName());
        System.out.println("two的年龄：" + two.getAge());
        System.out.println("two的教室：" + Student1.room);

        myMethod() // 本类中的静态方法直接调用
    }
    // 本类中的静态方法，调用时可以省略类名称，直接调用
    public static void myMethod() {
        System.out.println("自己的方法！");
    }
}


class Student1 {

    private int id; // 学号
    private String name; // 姓名
    private int age; // 年龄
    static String room; // 所在教室
    private static int idCounter = 0; // 学号计数器，每当new了一个新对象的时候，计数器++

    public Student1() {
        this.id = ++idCounter;
    }

    public Student1(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.id = ++idCounter;
    }
    // 省略此处的setter与getter
}

静态变量

静态变量：static 数据类型 变量名 （static int numberID）

比如说，基础班新班开班，学员报到。现在想为每一位新来报到的同学编学号（sid），从第一名同学开始，sid为 1，以此类推。学号必须是唯一的，连续的，并且与班级的人数相符，这样以便知道，要分配给下一名新同学的学 号是多少。这样我们就需要一个变量，与单独的每一个学生对象无关，而是与整个班级同学数量有关

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public class staticDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student1 s1 = new Student1("迪丽热巴",18);
        Student1 s2 = new Student1("古力娜扎",20);
        Student1 s3 = new Student1("马尔扎哈",33);
        s1.show(); // Student : name=迪丽热巴, age=18, 学生编号=1
        s2.show(); // Student : name=古力娜扎, age=20, 学生编号=2
        s3.show(); // Student : name=马尔扎哈, age=33, 学生编号=3
    }
}


class Student1{
    // 成员变量
    private String name;
    private int age;
    private int id;
    // 静态变量，记录学生数量，分配学号
    public static int numberNo = 0;

    public Student1(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
        // 表示每创建一个Student1对象，id就会自动加一
        this.id =  ++ numberNo;
    }
    // 打印属性值   
    public void show() {
        System.out.println("Student : name="+this.name+", age="+this.age+", 学生编号="+this.id);
    }
}

静态方法

使用格式：修饰符 static 返回值类型 方法名 (参数列表){ 执行语句代码块 }

被static修饰的成员建议通过类名直接访问。虽然也可以通过对象名访问静态成员，原因即多个对象均属于一个类，共享使用同一个静态成员，但是不建议，会出现警告信息。

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package com.bytedance;

public class staticDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj = new MyClass(); // 首先创建对象
        obj.num = 18;
        MyClass.numStatic = 20;

        // 创建对象之后，然后才能使用没有static关键字的内容
        obj.method();

        // 对于静态方法来说，可以通过对象名进行调用，也可以直接通过类名称来调用。
        obj.methodStatic(); // 正确，不推荐，这种写法在编译之后也会被javac翻译成为“类名称.静态方法名”

        MyClass.methodStatic(); // 正确，推荐

        // 对于本类当中的静态方法，可以省略类名称
        myMethod();
        staticDemo.myMethod(); // 对于本类中的静态方法，myMethod()与staticDemo.myMethod()完全等效，可以省略类名称
    }

    public static void myMethod() {
        System.out.println("自己的方法！");
    }
}


class MyClass {
    int num; // 成员变量
    static int numStatic; // 静态变量

    // 成员方法
    public void method() {
        System.out.println("这是一个成员方法。");
        // 成员方法可以访问成员变量
        System.out.println(num);
        // 成员方法可以访问静态变量
        System.out.println(numStatic);
    }

    // 静态方法
    public static void methodStatic() {
        System.out.println("这是一个静态方法。");
        // 静态方法可以访问静态变量
        System.out.println(numStatic);
        // 静态不能直接访问非静态【重点】
        // System.out.println(num); // 错误写法！

        // 静态方法中不能使用this关键字。
        //  System.out.println(this); // 错误写法！
    }}

总结：
一旦使用static修饰成员方法，那么这就成为了静态方法。静态方法不属于对象，而是属于类的。

如果没有static关键字，那么必须首先创建对象，然后通过对象才能使用它
如果有了static关键字，那么不需要创建对象，直接就能通过类名称来使用它

无论是成员变量，还是成员方法。如果有了static，都推荐使用类名称进行调用。
静态变量\：类名称.静态变量
静态方法\：类名称.静态方法()

静态常量赋初始值的方法：类名称.静态变量名 = 初始值

注意事项：

  1. 静态方法只能访问静态成员，实例方法可以访问静态和实例成员。反之，成员方法可以直接访问类变量或静态方法
    原因：因为在内存当中是【先】有的静态内容，【后】有的非静态内容。
    “先人不知道后人，但是后人知道先人。”

  2. 静态方法当中不能用this。
    原因：this代表当前对象，通过谁调用的方法，谁就是当前对象。

  3. 对于本类当中的静态方法，调用时可以省略类名称

关于静态变量和静态方法的总结：

  • 一个类的静态方法只能访问静态变量
  • 一个类的静态方法不能够直接调用非静态方法
  • 如访问控制权限允许，静态变量和静态方法也可以通过对象来访问，但是不被推荐
  • 静态方法中不存在当前对象，因而不能使用this，当然也不能使用super
  • 静态方法不能被非静态方法覆盖
  • 构造方法不允许声明为static的
  • 局部变量不能使用static修饰

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