java 继承怎么实现的

Java继承的实现机制详解

Java中的继承是面向对象编程（OOP）的核心特性之一，它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码的复用和扩展，以下是Java继承的详细实现机制：

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继承的基本概念

继承是一种“is-a”关系，子类通过继承父类，可以获取父类的字段和方法，同时可以扩展或重写父类的功能，在Java中，继承通过extends关键字实现。

语法示例：

class Parent {
    int age;
    void display() {
        System.out.println("Parent class method");
    }
}
class Child extends Parent {
    void display() {
        System.out.println("Child class method");
    }
}

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继承的实现原理

Java中的继承是通过原型委托模型（Prototype Model）实现的，当一个类继承另一个类时，子类会获得父类的所有非私有字段和方法，同时可以定义自己的新字段和方法。

1 内存布局

在内存中,子类对象包含以下部分：

• 父类字段：子类对象会包含父类的所有非私有字段。
• 子类字段：子类自己定义的字段。
• 方法表：子类对象的方法表会包含父类的方法（除非被重写）以及子类自己定义的方法。

2 方法调用

当子类对象调用一个方法时,Java虚拟机（JVM）会首先检查子类是否重写了该方法，如果重写了，则调用子类的方法；如果没有重写，则调用父类的方法，这个过程称为动态绑定。

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继承的类型

Java中的继承分为两种：

类型	描述
单继承	一个子类只能继承一个父类。
多继承	Java不支持多继承，但可以通过接口实现类似功能。

1 单继承

Java中的类只能继承一个父类,这避免了多继承带来的复杂性问题（如菱形继承问题）。

2 接口继承

虽然Java不支持类的多继承,但一个类可以实现多个接口，从而间接实现多继承的效果。

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继承中的访问修饰符

父类的字段和方法的访问修饰符会影响子类的访问权限：

父类成员的访问修饰符	子类是否可以访问	子类外部是否可以访问
public	是	是
protected	是	否
default（包级）	是	否
private	否	否

示例：

class Parent {
    public int publicField;
    protected int protectedField;
    int defaultField;
    private int privateField;
}
class Child extends Parent {
    void accessFields() {
        publicField = 1; // 可访问
        protectedField = 2; // 可访问
        defaultField = 3; // 可访问
        // privateField = 4; // 不可访问
    }
}

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方法重写（Override）

子类可以重写父类的方法,以提供新的实现，重写方法必须满足以下条件：

• 方法名相同。
• 参数列表相同。
• 返回类型相同或协变（Java 5及以上支持协变返回类型）。
• 访问修饰符不能比父类更严格。

示例：

class Parent {
    void display() {
        System.out.println("Parent display");
    }
}
class Child extends Parent {
    @Override
    void display() {
        System.out.println("Child display");
    }
}

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构造函数与继承

子类的构造函数不会直接继承父类的构造函数,但子类可以通过super()调用父类的构造函数，如果子类没有显式调用super()，JVM会默认调用父类的无参构造函数。

示例：

class Parent {
    Parent() {
        System.out.println("Parent constructor");
    }
}
class Child extends Parent {
    Child() {
        super(); // 显式调用父类构造函数
        System.out.println("Child constructor");
    }
}

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继承中的静态成员

• 静态字段：子类继承父类的静态字段，但它们是共享的，修改静态字段的值会影响父类和子类。
• 静态方法：子类不会继承父类的静态方法，但可以通过父类名调用。

示例：

class Parent {
    static int staticField = 10;
    static void staticMethod() {
        System.out.println("Parent static method");
    }
}
class Child extends Parent {
    void accessStatic() {
        staticField = 20; // 修改静态字段
        Parent.staticMethod(); // 调用父类静态方法
    }
}

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继承的优缺点

优点	缺点
提高代码复用性	可能增加耦合性
支持多态性	继承层次过深会导致复杂性增加
易于扩展和维护	父类的变化可能影响子类

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继承与组合的选择

在选择继承和组合时,通常遵循以下原则：

• 使用继承：当子类和父类之间是“is-a”关系时。
• 使用组合：当类之间是“has-a”关系时。

示例：

• 继承：Dog extends Animal（狗是一种动物）。
• 组合：Car has Engine（汽车有一个发动机）。

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FAQs

Q1: Java中的继承为什么不支持多继承？

A1: Java不支持类的多继承是为了避免菱形继承问题（Deadly Diamond of Death），多继承会导致多个父类拥有同名方法或字段，从而引发冲突和复杂性，虽然Java不支持类的多继承，但可以通过接口实现多继承的效果。

Q2: 子类如何调用父类中被重写的方法？

A2: 子类可以通过super关键字调用父类中被重写的方法。

class Parent {
    void display() {
        System.out.println("Parent display");
    }
}
class Child extends Parent {
    @Override
    void display() {
        super.display(); // 调用父类的方法
        System.out.println("Child display");