再談 Java 的繼承和超類 Object

再來聊聊繼承，以及超類 Object。

01、先有繼承，后有多態(tài)

利用繼承，我們可以基于已存在的類構造一個新類。繼承的好處在于，子類可以復用父類的非 private 的方法和非 private 成員變量。

is-a 是繼承的一個明顯特征，就是說子類的對象引用類型可以是一個父類。我們可以將通用的方法和成員變量放在父類中，達到代碼復用的目的；然后將特殊的方法和成員變量放在子類中，除此之外，子類還可以覆蓋父類的方法。這樣，子類也就煥發(fā)出了新的生命力。

一個對象變量可以引用多種類型的現象被稱為多態(tài)。多態(tài)發(fā)生的前提條件就是繼承。也就是說，先有繼承，后有多態(tài)。

class Wanger {

    public void write() {
        System.out.println("我為自己活著");
    }

}

class Wangxiaoer extends Wanger {
    public void write() {
        System.out.println("我也為自己活著");
    }
}

class Test {
    public static void main(String [] args) {
        Wanger wanger;
        wanger = new Wanger();
        wanger = new Wangxiaoer();

        Wangxiaoer wangxiaoer;
        //wangxiaoer = new Wanger(); // 不可以
        wangxiaoer = new Wangxiaoer(); // 只能這樣
    }
}

wanger 這個對象變量既可以引用 Wanger 對象，也可以引用 Wangxiaoer對象。但 wangxiaoer 就只能引用 Wangxiaoer 對象，不能引用 Wanger 對象。根本的原因在于 Wangxiaoer 是 Wanger 的繼承者。

當使用 wanger 調用 write() 方法時，程序會在運行時自動識別其引用的對象類型，然后選擇調用哪個方法——這種現象稱為動態(tài)綁定。

動態(tài)綁定有一個非常重要的特性：無需對現有的代碼進行修改，就能對程序進行擴展。假如 Wangdaer 也繼承了 Wanger，并且 wanger 引用了Wangdaer 的對象，那么 wanger.write() 仍然可以正常運行。

當然了，有些類不愿意被繼承，也沒法被繼承。誰不愿意被繼承呢？比如武則天，親手弄死自己的親兒子。誰沒法被繼承呢，每朝每代最后的那位倒霉皇帝。

類怎么做到不被繼承呢？可以使用 final 關鍵字。final 關鍵字修飾的類不能被繼承，final 修飾的方法不能被覆蓋。

final class Wanger {

    public final void write() {
        System.out.println("你們誰都別想繼承我");
    }

}

繼承是面向對象編程當中舉足輕重的一個概念，與多態(tài)、封裝共為面向對象的三個基本特征。 繼承可以使得子類具有父類的成員變量和方法，還可以重新定義、追加成員變量和方法等。

在設計繼承的時候，可以將通用的方法和成員變量放在父類中。但不建議隨心所欲地將成員變量以 protected 的形式放在父類當中；盡管允許這樣做，并且子類可以在需要的時候直接訪問，但這樣做會破壞類的封裝性（封裝要求成員變量以 private 的形式出現，并且提供對應 getter / setter 用來訪問）。

Java 是不允許多繼承的，為什么呢？

如果有兩個類共同繼承一個有特定方法的父類，那么該方法會被兩個子類重寫。然后，如果你決定同時繼承這兩個子類，那么在你調用該重寫方法時，編譯器不能識別你要調用哪個子類的方法。

這也正是著名的菱形問題，見下圖。ClassC 同時繼承了 ClassA 和 ClassB，ClassC 的對象在調用 ClassA 和 ClassB 中重載的方法時，就不知道該調用 ClassA 的方法，還是 ClassB 的方法。

02、超類 Object

在 Java 中，所有類都由 Object 類繼承而來。Object 這個單詞的英文意思是對象，是不是突然感覺頓悟了——萬物皆對象？沒錯，Java 的設計者真是良苦用心了?。‖F在，你一定明白了為什么 Java 是面向對象編程語言的原因。

你可能會疑惑地反問道：“我的類明明沒有繼承 Object 類啊？”如果一個類沒用顯式地繼承某一個類，那么它就會隱式地繼承 Object 類。換句話說，不管是雞生了蛋，還是蛋孵出了雞，總有一只 Object 雞或者一個 Object 蛋。

在面試的時候，你可能會被問到這么一個問題：“Object 類包含了哪些方法呢？”

1）protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 創(chuàng)建并返回此對象的副本。

不過，《阿里巴巴 Java 開發(fā)手冊》上建議：慎用 Object 的 clone 方法來拷貝對象。因為 Object 的 clone 方法默認是淺拷貝，如果想實現深拷貝需要重寫 clone 方法實現屬性對象的拷貝。

什么是淺拷貝，什么是深拷貝呢？

淺拷貝是指在拷貝對象時，會對基本數據類型的變量重新復制一份，而對于引用類型的變量只拷貝了引用，并沒有對引用指向的對象進行拷貝。

深拷貝是指在拷貝對象時，同時對引用指向的對象進行拷貝。

淺拷貝和深拷貝的區(qū)別就在于是否拷貝了對象中的引用變量所指向的對象。

2）public boolean equals(Object obj) 判斷另一對象與此對象是否「相等」。

該方法使用的區(qū)分度最高的“==”操作符進行判斷，所以只要兩個對象不是同一個對象，那么 equals() 方法一定返回 false。

《阿里巴巴 Java 開發(fā)手冊》上強調：由于 Object 的 equals 方法容易拋出空指針異常，所以應該使用常量或者確定不為 null 的對象來調用 equals。

正例："test".equals(object);
反例：object.equals("test");

在正式的開發(fā)項目當中，最經常使用該方法進行判斷的就是字符串。不過，建議使用org.apache.commons.lang3.StringUtils，不用擔心出現空指針異常。具體使用情況如下所示：

StringUtils.equals(null, null)   = true
StringUtils.equals(null, "abc")  = false
StringUtils.equals("abc", null)  = false
StringUtils.equals("abc", "abc") = true
StringUtils.equals("abc", "ABC") = false

3）public native int hashCode() 返回此對象的哈希碼。hashCode() 是一個 native 方法，而且返回值類型是整行；實際上，該方法將對象在內存中的地址作為哈希碼返回，可以保證不同對象的返回值不同。

A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code.<br>
native 方法是一個 Java 調用非 Java 代碼的接口。該方法的實現由非 Java 語言實現，比如 C。這個特征并非 Java 所特有，其它的編程語言也有這個機制，比如 C++。

hashCode() 通常在哈希表中起作用，比如 HashMap。

向哈希表中添加 Object 時，首先調用 hashCode() 方法計算 Object 的哈希碼，通過哈希碼可以直接定位 Object 在哈希表中的位置。如果該位置沒有對象，可以直接將 Object 插入該位置；如果該位置有對象，則調用 equals() 方法比較這個對象與 Object 是否相等，如果相等，則不需要保存 Object；如果不相等，則將該 Object 加入到哈希表中。

4）protected void finalize() throws Throwable 當垃圾回收機制確定該對象不再被調用時，垃圾回收器會調用此方法。不過，fnalize 機制現在已經不被推薦使用，并且在 JDK 9 開始被標記為 deprecated（過時的）。

5）public final Class getClass() 返回此對象的運行時類。

當我們想知道一個類本身的一些信息（比如說類名），該怎么辦呢？這時候就需要用到 Class 類，該類包含了與類有關的信息。請看以下代碼：

Wanger wanger = new Wanger();
Class c1 = wanger.getClass();
System.out.println(c1.getName());
// 輸出 Wanger

6）public String toString() 返回此對象的字符串表示形式。

《阿里巴巴 Java 開發(fā)手冊》強制規(guī)定：POJO 類必須重寫 toString 方法；可以使用 Eclipse 直接生成，點擊 「Source」→「Generate toString」。示例如下：

class Wanger {
    private Integer age;

    @Override
    public String toString() {
        return "Wanger [age=" + age + "]";
    }

}

重寫 toString() 有什么好處呢？當方法在執(zhí)行過程中拋出異常時，可以直接調用 POJO 的 toString() 方法打印其屬性值，便于排查問題。

POJO（Plain Ordinary Java Object）指簡單的 Java 對象，也就是普通的 JavaBeans，包含一些成員變量及其 getter / setter ，沒有業(yè)務邏輯。有時叫做 VO (value - object)，有時叫做 DAO （Data Transform Object）。

03、總結

本篇，我們先談了面向對象的重要特征繼承；然后談到了繼承的終極父類 Object。這些知識點都相當的重要，請務必深入理解！

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