Java 中的继承和多态性：使用超类和子类

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Java继承：实现“is-a”关系与多态性

本文阐述Java继承机制如何构建超类（父类）和子类（子类或派生类）之间的“is-a”关系，使子类能够继承和扩展超类的功能。通过多态性，子类可定义自身独特行为，从而提升代码复用性和面向对象编程的灵活性。

在Java中，继承体现为一种“is-a”关系：子类是超类的特例（可附加限制）。若类B继承自类A，则类B“是类A的一个”。类B可使用类A的所有功能（可能受限），并添加自身特有功能或/和重写类A的部分或全部功能。子类重写功能的能力即多态性的一种体现。

多态性，源于生物学中“多种形态”的概念，同样适用于面向对象编程。子类可定义自身独特行为，同时共享父类的部分共同功能（Oracle, n.d.）。这在处理来自同一超类的多个子类对象时尤为实用。

例如：狗、猫、猫头鹰均属于动物：

超类：

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

动物子类：

public class Domesticated extends Animal {
    public void friendly() {
        System.out.println("This animal is friendly.");
    }
}

非驯化动物子类：

public class Undomesticated extends Animal {
    public void notFriendly() {
        System.out.println("This animal is not friendly.");
    }
}

驯化动物子类：

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

非驯化动物子类：

public class Owl extends Undomesticated {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Hoots");
    }
}

主类及输出：

public class InheritanceExample {
    public static void main(String[] args) {
        //  Dog myDog = new Dog();  //此处应为Cat, Owl等具体子类对象
        Cat myCat = new Cat();
        Owl redOwl = new Owl();

        System.out.println("My Cat:");
        myCat.makeSound(); // 输出：Meow
        myCat.friendly();  // 输出：This animal is friendly.
        System.out.println();

        System.out.println("Red Owl:");
        redOwl.makeSound(); // 输出：Hoots
        redOwl.notFriendly(); // 输出：This animal is not friendly.
    }
}

注意：Cat和Owl类中的makeSound()方法重写了Animal类中的makeSound()方法。Cat是Domesticated的子类，Domesticated是Animal的子类。

Java继承图示：

Java中，子类只能继承一个超类（单继承）。

总结：Java继承允许子类复用和扩展超类的功能，体现“is-a”关系并支持多态性。子类定义特有行为，超类保持共有特性，从而提升代码的可重用性、灵活性及一致性。

参考文献：

CSU Global (n.d.). Module 1: Using Inheritance [Interactive Lecture]. Colorado State University Global, CSC372: Programming II, Department of Computer Science. Canvas. Retrieved June 8, 2024, from [链接地址] (此处应替换为实际链接地址)

Oracle (n.d.). Learning the Java Language: Interfaces and Inheritance. Oracle. Retrieved June 8, 2024, from [链接地址] (此处应替换为实际链接地址)

Originally published by alex.omegapy on Medium, republished by Level Up Coding on November 1, 2024.

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