Java学习笔记之二——图解继承与接口

零、前言

《HeadFirstJava》是最通俗易懂也是最适合小白入门的JAVA书。

很久很久以前，我在学习《HeadFirstJAVA》时，尝试着把自己理解的内容写成文章，于是就有了《一个小白眼中的“面向对象”》，现在，书已经彻底读完了，所以要再写一些自己的体会。

在软件开发中，有这样一个规律：

• 绝对不重复造轮子，只要一段代码出现了两次，就一定要把它们共有的代码抽象出来。

我们可以从这个角度，来看一看对象、类、接口、继承之间的关系。

类和对象

我们已经知道，类是对象的模板，对象是类的克隆。
当我们需要创建一系列相同的对象时，就把它们共有的部分抽象出来，因此就有了类。

类和继承

（一）

开始之前，我们先想一想，所有的动物都有吃饭这个方法eat()，如果每种动物都单独写一个eat()方法，那就是许许多多相同的代码。

既然又出现了相同的代码，我们可不可以把它们抽象出来呢？可不可以写一个通用的类，包含了这些共同的方法，而所有具体的类都“克隆”这个通用的方法呢？
当然可以，于是就有了下图：

这就是继承，被继承的类称为父类，执行继承的类叫做子类，继承的作用在于，子类拥有了父类的所有属性和方法。

对于初学者来说听到这个词，可能会想到现实中的财产继承，但计算机的继承和这个并不一样，如果用一个更贴切的词语来形容计算机的“继承”，那应该是生物学中的“遗传”。

为什么说计算机的继承有点像“遗传”呢，因为并不是子类继承之后，父类就没有了，而是把父类完整的复制一份，无论发生多少次继承，父类都还是那个父类，一点也没有减少。

• 所以，子类可以获得父类的方法和属性。

（二）

虽然所有的动物都会吃，但并不是所有动物都会飞，如果想给鸟类添加fly()的方法，可以吗？
当然可以。

• 所以，子类可以定义自己独有的方法

（三）

如果所有陆生动物都会走路，但并不是所有的动物走路姿势都一样，那么可不可以只给几种特殊的动物定义单独的wolk()，而其他的动物使用父类的work()呢？
当然可以。

• 所以，子类可以覆盖父类的方法

因此又引出一个结论：

当对象被调用了一个方法，程序会先从对象所属的类中寻找此方法，如果没有，再去此类的父类中寻找，如果还没有，就一直向上寻找，直到找到最顶层的父类，如果还没有，就会报错。

（四）

我们继续第三个问题，所有的动物都有鸣叫的方法call()，但是所有的动物叫声都不一样，那么如果new一个Animal对象，它会怎么叫呢？

答案是：根本就不存在Animal这种对象，因此，有些类是不能new的。这种对象一旦new出来，不仅没有意义，而且很危险。
所以，必须要对这种特殊的类，做一个标注，使它不能new，但可以被继承。
这样，就有了抽象类，抽象类中至少有一个抽象方法。

抽象的，就是不具体的，这意味着只需要关注抽象方法的功能，而不关心它的具体实现方式。抽象方法只有方法名、返回值类型，而没有语句，所以它不能被执行。
抽象类只有被具体类继承，并且通过覆盖父类的方法，把抽象方法实现之后，才能被new出来。

因为上图中的Bird，覆盖了Animal的Call()，它不包括任何抽象方法，所以Bird是一个具体的类，可以被new出来。

类和接口

（五）

人类是哺乳类动物也是灵长类动物，那么可以同时继承两个类吗？
在回答问题之前，先来看一个例子：

播放器按照功能可以分为CD、VCD、DVD，他们都有播放方法Play()。

如果有一种新型的VCD和DVD的综合播放器，那应该怎么继承呢？

同时继承两个父类，看似这样没问题，但实际调用Play()的时候，到底调用哪个父类的Play()方法呢？

所以这是不行的，事实上，Java也是不允许这样做的。

那么如果有这种“继承”两个类的需求，怎么办呢？

有一种方法，就是把Play()变成抽象方法，让复合播放器实现这个抽象方法，即可。

但这样做，只是把多重继承变成了单一继承，虽然可用，但没有从根本上解决问题。

于是，接口出现了，接口的出现就可以解决多重继承的问题。

（六）

如果有一种宠物猫，它既有猫的属性，也有作为宠物的功能，按理说，它应该同时继承于Animal和Pet这两个类，可现实是不允许这么做。

如何用接口实现呢？——把Pet类的所有方法都变成抽象方法！而Animal不变。

这样，从理论上可以避免方法的冲突。为什么呢？因为实现抽象方法必须要覆盖，这样，即使父类和这个抽象类有重名方法，也会被子类覆盖掉。

但Pet毕竟还是个类啊，Java不允许继承两个类。

所以，什么是接口呢？接口就是100%抽象的类。接口只有抽象方法。

现在的Cat类依然可以继承Animal，但对于Pet来说，就不是继承了，而是实现了Pet接口。

由于接口实100%抽象的，所以永远也不会出现方法重名了。

用一句话概况就是，一个类只能继承另一个类，接口只能继承另一个接口，但类可以实现多个接口。

其实接口（interface）也属于类（class），那么他们有什么区别呢？
类是用来New对象的，接口是用来被实现的，所以当某个类实现了某个接口之后，它就具备了这个接口的所有功能。因此才说：接口实际上是一种协议、一种规范。

总结

让我们回到这个规律：

• 绝对不重复造轮子，只要一段代码出现了两次，就一定要把它们共有的代码抽象出来。

因为同样的对象出现了两次，所以把对象的共同点抽象出来，就有了类。
因为两个类有相同的功能，所以把相同的功能抽象出来，就有了继承。
因为要解决继承两个类的问题，所以把一个类抽象出来，就有了接口。

扩展

本文的内容大多是基于《Head First Java》精简出来的，因此比较基础，实际项目中，类和接口有它们特定的作用。

接口是图纸，是上层建筑，是从宏观上规划一个项目的构成。就像钱塘江大桥的修筑，当然不能从头开始一点一点的来搭建，而是先有图纸，再有零件。把一个项目分成几个大零件，最后再拼装起来。

类是方便量产零件的模具。当开发商拿到图纸之后，只看图纸造零件并不是很方便，生产效率也低。于是开发商在图纸的基础上进行加工，使其从扁平的图纸变成一个个活生生的模板，根据这个模板可以直接量产零件。这样就提高了效率。

回到计算机，实际的软件项目就是，先定接口，接口规范了某个方法的功能，但不关心具体实现方式。
然后就可以放心的分工了，由于接口是确定的，只要每个人的代码都遵循接口的规范，就可以保证合作编写的代码可以成功对接。
在这些接口上写出来的类，就可以满足项目的功能了。

所以类是量产的模具，接口除了解决多重继承之外，也是项目的图纸。