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.
Правила наследования в Java
Что такое наследование?
Пример
У всех овчарок, бульдогов и болонок тоже будет четыре лапы и хвост, они тоже будут гавкать и вилять хвостом.
Конечно, мы можем просто брать и копировать эти методы и переменные в каждый класс. Но зачем? Мы можем использовать наследование.
Если мы сделаем все классы пород наследниками класса Dog, они будут иметь доступ ко всем его методам и переменным автоматически. Ну, почти ко всем.
Как наследовать?
Для того, чтобы унаследовать класс, нужно использовать ключевое слово extends:
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 в Java: основные правила с примерами
Наследование в Java — механизм, который позволяет одному классу получить все элементы и свойства другого класса. Этот процесс также называют расширением, преобразованием или отношением «родитель-потомок».
Суперкласс (родитель) — основной класс, от которого принимаются все элементы.
Подкласс (расширенный, дочерний) — класс, который преобразовывается от другого класса, при этом может иметь свои элементы.
Зачем применяют наследование в Java? Суть в том, что можно образовать новые классы, используя уже имеющийся код. При этом есть возможность добавить другие переменные в дочерний класс, получив при этом новый.
Синтаксис:
Ключевое слово extends означает, что создается новый класс от уже имеющегося.
Из примера видно, что класс Apple создается из Fruit, при этом наследуются все его элементы. Так, Fruit — это класс-родитель, а Apple — класс-потомок.
Как наследовать?
Основной и дочерний класcы создают определенную иерархию. На вершине — всегда базовый, а под ним строятся подклассы. При этом преобразованный класс служит родителем для других подклассов.
В Java существуют такие способы преобразования:
Рассмотрим их по порядку.
Одиночное наследование
Механизм одиночного наследования очень прост: подкласс получает свойства только от одного основного класса:
Многоуровневое наследование
Многоуровневый процесс происходит при наследовании дополнительного класса от базового, затем этот же класс действует уже как основной для следующего:
То есть, в конце мы обращаемся к методу walk() от Pet, потом к sleep() от Cat, а затем к purr () от Kitty.
Иерархическое наследование
Иерархическое наследование происходит, когда несколько подклассов получают разрешение от одного суперкласса:
Класс Kitty унаследовал от Pet walk(), а также у него есть свой purr (), соответственно метод sleep() от Cat ему не доступен.
Правила наследования
Написание кода подчиняется своим законам. В Java также есть определенные правила.
Обращение к методу родителя с помощью super
Чтобы обратиться к методу родителя, нужно использовать ключевое слово super.
Давайте используем один из предыдущих вариантов-примеров, добавив super в преобразованный Cow:
В главном Pet есть walk (), также и в расширенном Сow, но уже с приставкой super.walk (), мы обращаемся к walk () в суперкласс из подкласса.
Получение доступа к защищенным элементам и методам
Если protected (защищен) стоит перед элементами и методами — это указание на то, что к ним можно обратиться из производного класса:
Как видно из примера, у нас есть основной класс — Pet — с защищенными name и display. Чтобы обойти эту защиту, мы создали новый объект small подкласса Kitty и получили необходимый доступ.
Наследовать можно всего один класс
Интересно, что в Java нет многократного наследования — оно возможно только от одного суперкласса.
Важно! В Java класс не может унаследовать ничего сам от себя.
Наследуется все, кроме приватных переменных и методов
В Java модификатор private сообщает о том, что классы-наследники не получат от родителя элементы с таким обозначением. Если вы попробуете произвести extends, компилятор выдаст ошибку.
Как переделать метод класса-родителя
Override (переопределение) — мощный инструмент, который применяется, когда необходимо изменить или переопределить реализацию метода, полученного от суперкласса.
Важные моменты при использовании Override:
Как запретить наследование
В результате мы получим ошибку.
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: