Наследяване и ключова дума super

Наследяването е механизъм в Java, чрез който един клас се дефинира като специализиран вариант на друг клас. Класът наследник получава достъп до наследимите полета и методи на родителския клас и може да добавя нови полета и методи.

Наследяването описва връзка от тип „е“. Ако Student наследява Person, това означава, че студентът е човек, но има и допълнителни характеристики, които не са общи за всички хора.

Родителски клас и клас наследник

Класът, от който се наследява, се нарича родителски клас, базов клас или суперклас. Класът, който наследява, се нарича клас наследник, производен клас или подклас.

class Person {

    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

Класът Person описва обща характеристика: име. Тази характеристика може да бъде използвана от по-специализирани класове.

Ключова дума extends

Наследяването се декларира чрез ключовата дума extends.

class Student extends Person {

    private int facultyNumber;

    public Student(String name, int facultyNumber) {
        super(name);
        this.facultyNumber = facultyNumber;
    }

    public int getFacultyNumber() {
        return facultyNumber;
    }
}

Декларацията class Student extends Person означава, че Student наследява Person. Обект от тип Student има поведение, дефинирано в Person, и допълнително поведение, дефинирано в Student.

Student student = new Student("Ivan Petrov", 12345);

System.out.println(student.getName());
System.out.println(student.getFacultyNumber());

Методът getName() е дефиниран в Person, но може да се извика чрез обект от тип Student, защото Student наследява Person.

Какво се наследява

Класът наследник получава наследимите членове на родителския клас. Това включва достъпните полета и методи според модификаторите за достъп.

Конструкторите не се наследяват. Класът наследник трябва да има собствен конструктор, който при нужда извиква конструктор на родителския клас чрез super(...).

class Employee extends Person {

    private double salary;

    public Employee(String name, double salary) {
        super(name);
        this.salary = salary;
    }
}

В примера Employee не наследява конструктора Person(String name). Затова конструкторът на Employee извиква родителския конструктор чрез super(name).

Наследяване и капсулация

Наследяването не премахва правилата на капсулацията. Ако поле в родителски клас е private, то не може да се достъпва директно в класа наследник.

class Person {

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }
}

class Student extends Person {

    public void printName() {
        System.out.println(getName());
    }
}

Класът Student не може да използва директно полето name, защото то е private. Достъпът се извършва чрез публичния метод getName().

Добавяне на нови членове

Класът наследник може да добавя нови полета и методи, които не съществуват в родителския клас.

class Teacher extends Person {

    private String subject;

    public Teacher(String name, String subject) {
        super(name);
        this.subject = subject;
    }

    public String getSubject() {
        return subject;
    }
}

Класът Teacher наследява getName() от Person и добавя собствено поле subject с метод getSubject().

Единично наследяване

В Java един клас може да наследява директно само един родителски клас.

class Student extends Person {

}

Не е позволено един клас да има два директни родителски класа.

// не е позволено
// class Student extends Person, User {
//
// }

Това правило се нарича единично наследяване на класове.

Многостепенно наследяване

Може да се създаде йерархия от няколко нива.

class Person {

}

class Student extends Person {

}

class GraduateStudent extends Student {

}

Класът GraduateStudent наследява директно Student и косвено Person.

Клас Object

В Java всеки клас пряко или непряко наследява класа Object. Ако даден клас не посочи родителски клас чрез extends, негов родителски клас по подразбиране е Object.

class Student {

}

Горният клас е еквивалентен на следната идея:

class Student extends Object {

}

Това означава, че всеки обект в Java може да бъде разглеждан и като обект от тип Object.

Student student = new Student();
Object value = student;

Класът Object дефинира общи методи, които са налични за всички обекти. По-подробно методите toString(), equals() и hashCode() се разглеждат при полиморфизма.

final клас и final метод

Клас, деклариран с final, не може да бъде наследяван.

final class Configuration {

}

// class AppConfiguration extends Configuration { } // не е позволено

Метод, деклариран с final, се наследява, но не може да бъде заменен с друга реализация в клас наследник.

class Parent {

    public final void printType() {
        System.out.println("Parent");
    }
}

class Child extends Parent {

    // public void printType() { } // не е позволено
}

final се използва, когато наследяването или промяната на конкретно поведение трябва да бъде забранена.

Употреба	Предназначение
final поле	Полето получава стойност само веднъж
final метод	Методът не може да бъде заменен с друга реализация в клас наследник
final клас	Класът не може да бъде наследяван

Кога се използва наследяване

Наследяване се използва, когато между два класа има ясна връзка „е“. Например Dog е Animal, Student е Person, SavingsAccount е BankAccount.

Ако връзката е „има“, наследяване не е подходящият механизъм. Например Car има Engine, но Car не е Engine.

Ключова дума super

Ключовата дума super се използва в клас наследник за достъп до непосредствения родителски клас. Тя може да се използва за извикване на конструктор, метод или поле от родителския клас.

super има смисъл само при наследяване. В клас, който не наследява друг потребителски клас, не се използва super за достъп до собствените членове.

Извикване на конструктор чрез super(...)

Конструкторът на родителския клас не се наследява от класа наследник. Ако родителският клас изисква стойности за своите полета, конструкторът на наследника трябва да извика подходящ родителски конструктор.

class Person {

    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

class Student extends Person {

    private int facultyNumber;

    public Student(String name, int facultyNumber) {
        super(name);
        this.facultyNumber = facultyNumber;
    }
}

Изразът super(name) извиква конструктора Person(String name). Така полето name, което принадлежи на родителската част на обекта, се инициализира от родителския клас.

Извикването на родителски конструктор чрез super(...) трябва да бъде първата инструкция в конструктора на класа наследник.

public Student(String name, int facultyNumber) {
    super(name);
    this.facultyNumber = facultyNumber;
}

След извикването на родителския конструктор могат да се инициализират полетата, които принадлежат на класа наследник.

Ред на инициализация при наследяване

При създаване на обект от клас наследник първо се инициализира частта, която принадлежи на родителския клас. След това се изпълнява конструкторът на класа наследник.

class Parent {

    Parent() {
        System.out.println("Parent constructor");
    }
}

class Child extends Parent {

    Child() {
        System.out.println("Child constructor");
    }
}

При създаване на обект от Child резултатът е:

Parent constructor
Child constructor

Този ред гарантира, че наследената част от обекта е създадена преди кодът в конструктора на наследника да започне да я използва.

Автоматично извикване на super()

Ако в конструктор на клас наследник не е написано изрично извикване на родителски конструктор, компилаторът се опитва автоматично да добави super().

class Person {

    public Person() {
        System.out.println("Person created");
    }
}

class Student extends Person {

    public Student() {
        System.out.println("Student created");
    }
}

Конструкторът на Student се обработва така, сякаш е написано:

public Student() {
    super();
    System.out.println("Student created");
}

Ако родителският клас няма конструктор без параметри и наследникът не извика друг родителски конструктор чрез super(...), програмата няма да се компилира.

class Person {

    public Person(String name) {

    }
}

class Student extends Person {

    public Student() {
        // грешка: липсва извикване super(name)
    }
}

Извикване на родителски метод

Чрез super може да се извика достъпен метод от родителския клас. Това е необходимо, когато метод от наследника трябва да използва вече дефинирана операция от родителския клас.

class Person {

    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

class Student extends Person {

    private int facultyNumber;

    public Student(String name, int facultyNumber) {
        super(name);
        this.facultyNumber = facultyNumber;
    }

    public String getStudentInformation() {
        return super.getName() + ", faculty number: " + facultyNumber;
    }
}

Изразът super.getName() извиква метода getName() от Person. След това резултатът се допълва с информацията от Student.

Достъп до родителско поле

Ако родителският клас и класът наследник съдържат поле с едно и също име, чрез super може да се достъпи полето от родителския клас.

class Person {

    protected String name = "Unknown";
}

class Student extends Person {

    private String name = "Ivan";

    public void printNames() {
        System.out.println(super.name);
        System.out.println(this.name);
    }
}

super.name означава полето name от родителския клас. this.name означава полето name от текущия клас.

Деклариране на полета с еднакви имена в родителски и наследен клас създава неяснота и не трябва да се използва без ясна причина. По-често super се използва за конструктори и за разширяване на родителски методи.

super и this

this обозначава текущия обект. super обозначава родителската част на текущия обект.

class Student extends Person {

    private int facultyNumber;

    public Student(String name, int facultyNumber) {
        super(name);
        this.facultyNumber = facultyNumber;
    }
}

В примера super(name) извиква конструктор от родителския клас. this.facultyNumber достъпва поле от текущия клас.

super не може да се използва в статичен контекст, защото статичният метод не се изпълнява върху конкретен обект.

class Student extends Person {

    public static void print() {
        // super.getName(); // не се компилира
    }
}