第第十十章章

(1)

第第十十章章

類類別別的的繼繼承承

本章學習目標

學習繼承的基本概念

了解子類別與父類別之間的關係認識 method 的改寫

區分 super() 與 this() 的用法

認識 Object 類別

(2)

10.1 繼承的基本概念

繼承：根據既有類別為基礎，進而衍生出另一類別。

9 既有的類別稱為父類別（super class）或基底類別（basis class）。

9 衍生出的類別稱為子類別（sub class）或衍生類別（derived class）。

9 每一個類別只能有一個父類別（單一繼承）。

9 一個父類別可以擁有一個以上的子類別。

(3)

類別成員的繼承關係可用下圖來表示：

沒有宣告成public 或private 的成員

public 成員

設定終止繼承的成員建構元父類別

不能繼承

不能繼承繼承到子類別之後

子類別

private 成員

沒有宣告成public 或private 的成員

public 成員

子類別的成員不能直接在子類別存取，只能透過父類別的函數做存取

因繼承而來的成員

子類別本身的成員 protected 成員 protected 成員

(4)

類別的繼承的語法：

class 父類別名稱 {

// 父類別裡的成員 }

class 子類別名稱 extends 父類別名稱 {

// 子類別裡的成員 }

父類別

子類別

格式10.1.1 類別繼承的格式

(5)

10.1.1 簡單的繼承範例

app10_1 包含了原有的 CCircle 類別，以及繼承而來的 CCoin 類別：

01 // app10_1, 簡單的繼承範例

02 class CCircle // 父類別 CCircle 03 {

04 private static double pi=3.14;

05 private double radius;

06

07 public CCircle() // CCircle()建構元 08 {

09 System.out.println("CCircle() constructor called ");

10 }

11 public void setRadius(double r) 12 {

13 radius=r;

14 System.out.println("radius="+radius);

15 }

16 public void show() 17 {

18 System.out.println("area="+pi*radius*radius);

19 } 20 }

(6)

21 class CCoin extends CCircle // 子類別 CCoin，繼承自 CCircle 類別 22 {

23 private int value; // 子類別的資料成員 24

25 public CCoin() // 子類別的建構元 26 {

27 System.out.println("CCoin() constructor called ");

28 }

29 public void setValue(int t) // 子類別的 setValue() method 30 {

31 value=t;

32 System.out.println("value="+value);

33 } 34 }

35 public class app10_1 36 {

37 public static void main(String args[]) 38 {

39 CCoin coin=new CCoin(); // 建立 coin 物件

40 coin.setRadius(2.0); // 呼叫由父類別繼承而來的setRadius() 41 coin.show(); // 呼叫由父類別繼承而來的 show() 42 coin.setValue(5); // 呼叫子類別的 setValue() 43 }

44 }

(7)

/* app10_1 OUTPUT--- CCircle() constructor called

CCoin() constructor called radius=2.0

area=12.56 value=5

---*/

先呼叫父類別的建構元CCircle()，再呼叫子類別的建構元CCoin()後所得的結果

呼叫由父類別繼承而來的method 所得的結果呼叫子類別的method 所得的結果

(8)

本例的繼承關係圖繪製如下：

static double pi double radius

setRadius() show() 父類別 CCircle

子類別 CCoin

static double pi double radius

setRadius() show() private int value

因繼承而來的成員

子類別本身的成員 public void setValue()

private

public public

子類別不能直接存取它，必須透過由父類別繼承過來的 method

(9)

下列幾點重要的觀念：

1. 透過 extends 關鍵字，可將父類別的成員（包含資料成員與 method）繼承給子類別。

2. Java 在執行子類別的建構元之前，會先呼叫父類別的建構元。

(10)

10.1.2 建構元的呼叫

下面的範例是透過 super() 來呼叫父類別中特定的建構元：

01 // app10_2, 呼叫父類別中特定的建構元 02 class CCircle // 定義父類別 CCircle 03 {

06

07 public CCircle() // 父類別裡沒有引數的建構元 08 {

09 System.out.println("CCircle() constructor called");

10 }

11 public CCircle(double r) // 父類別裡有一個引數的建構元 12 {

13 System.out.println("CCircle(double r) constructor called");

14 radius=r;

15 }

19 } 20 }

(11)

21 class CCoin extends CCircle // 定義子類別 CCoin，繼承自 CCircle 類別 22 {

23 private int value;

24 public CCoin() // 子類別裡沒有引數的建構元 25 {

26 System.out.println("CCoin() constructor called");

27 }

28 public CCoin(double r, int v) // 子類別裡有兩個引數的建構元 29 {

30 super(r); // 呼叫父類別裡,有引數的建構元,即第 11 行所定義的建構元 31 value=v;

32 System.out.println("CCoin(double r, int v) constructor called");

33 } 34 }

35 public class app10_2 36 {

39 CCoin coin1=new CCoin(); // 建立物件,並呼叫第 24 行的建構元 40 CCoin coin2=new CCoin(2.5,10); // 建立物件,並呼叫第 28 行的建構元 41 coin1.show();

42 coin2.show();

43 } 44 }

(12)

/* app10_2 OUTPUT--- CCircle() constructor called

CCoin() constructor called

CCircle(double r) constructor called CCoin(double r, int v) constructor called area=0.0

area=19.625

---*/

執行第39 行所得的結果

執行第40 行所得的結果

(13)

10.1.3 使用建構元常見的錯誤下圖是建構元呼叫的流程圖：

建立子類別物件時

是否用 super() 呼叫父類別的建構元？

呼叫父類別特定的建構元

父類別裡提供沒有引數的建構元？

執行子類別的建構元

no no

yes yes

呼叫父類別沒有引數的建構元

呼叫父類別預設的建構元

(14)

下面是錯誤的建構元使用範例：

01 // app10_3, 建構元錯誤的範例

02 class CCircle // 定義類別 CCircle 03 {

06

07 public CCircle(double r) // 有引數的建構元 08 {

09 radius=r;

10 }

13 radius=r;

15 } 16 } 17

18 class CCoin extends CCircle // 定義 CCoin 類別，繼承自 CCircle 類別 19 {

21

(15)

22 public CCoin(double r, int v) // CCoin()有兩個引數的建構元 23 {

24 setRadius(r); // 透過 setRadius() method 來設定 radius 成員 25 value=v; // 設定 value 成員

26 } 27 }

28 public class app10_3 29 {

32 CCoin coin1=new CCoin(2.5,10); // 建立物件,並呼叫有兩個引數的建構元 33 }

34 }

執行時會得到如下的錯誤息：

cannot find symbol

symbol : constructor CCircle ()

(16)

更正 app10_3 的錯誤：

01 // app10_4, 修正 app10_3 的錯誤 02 class CCircle // 定義類別 CCircle 03 {

04 private double pi=3.14;

06

07 public CCircle() // 沒有引數的建構元 08 {

09 }

10 public CCircle(double r) // 有一個引數的建構元 11 {

12 radius=r;

13 }

16 radius=r;

18 } 19 }

20 // 將 app10_3 中，類別 CCoin 的定義置於此處 21 // 將 app10_3 中，類別 app10_3 的定義置於此處

/* app10_4 OUTPUT--- radius=2.5

---*/

(17)

this() 與 super() 的比較

9 this() 是在同一類別內呼叫其它的建構元。

9 super() 則是從子類別的建構元呼叫其父類別的建構元。

this()與 super()還是有其相似之處：

1. this() 與 super() 均可多載。

2. this() 與 super() 均必須撰寫在建構元內的第一行，因此 this()與

super() 無法同時存在同一個建構元內。

(18)

10.2 保護成員（protected members）

如果在子類別內直接存取 private 的資料成員，則在編譯時將出現錯誤。

若把 app10_2 中的 28~33 行改寫成如下的敘述：

28 public CCoin(double r, int v) 29 {

30 radius=r; // 錯誤,radius 為 private 成員,無法在 CCircle 類別外部存取 31 value=v;

32 System.out.println("CCoin(double r, int v) constructor called");

33 }

編譯時將出現下列的錯誤訊息：

radius has private access in CCircle

radius=r;

(19)

若在 CCircle 類別裡把 radius 與 pi 這兩個成員宣告成 protected：

protected static double pi=3.14;

protected double radius;

radius 與 pi 不僅可以在 CCircle 類別裡直接取用，同時也可以在繼承

CCircle 而來的 CCoin 類別裡存取。

(20)

下面的範例將 radius 與 pi 這兩個成員設為 protected：

01 // app10_5, protected 成員的使用 02 class CCircle

03 {

04 protected static double pi=3.14; // 將 pi 宣告成 protected 05 protected double radius; // 將 radius 宣告成 protected 06

10 } 11 }

12 class CCoin extends CCircle // 定義 CCoin 類別，繼承自 CCircle 類別 13 {

15

16 public CCoin(double r, int v) 17 {

18 radius=r; // 在子類別裡可直接取用父類別裡的 protected 成員 19 value=v;

20 System.out.println("radius="+radius+", value="+value);

21 } 22 }

(21)

23 public class app10_5 24 {

27 CCoin coin=new CCoin(2.5,10);

28 coin.show();

29 } 30 }

/* app10_5 OUTPUT--- radius=2.5, value=10 area=19.625

---*/

(22)

10.3 改寫

改寫（overriding）與多載，均是多型（polymorphism）的技術之一。

10.3.1 改寫父類別的 method

下面是改寫父類別之 method 的範例：

01 // app10_6, method 的「改寫」範例 02 class CCircle // 父類別 CCircle 03 {

04 protected static double pi=3.14;

05 protected double radius;

06

07 public CCircle(double r) 08 {

09 radius=r;

10 }

11 public void show() // 父類別裡的 show() method 12 {

14 }

(23)

15 } 16

17 class CCoin extends CCircle // 子類別 CCoin 18 {

20

21 public CCoin(double r,int v) 22 {

23 super(r);

24 value=v;

25 }

26 public void show() // 子類別裡的 show() method 27 {

29 } 30 } 31

32 public class app10_6 33 {

36 CCoin coin=new CCoin(2.0,5);

37 coin.show(); // 呼叫 show() method 38 }

39 }

/* app10_6 OUTPUT--- radius=2.0, value=5 ---*/

(24)

「改寫」與「多載」的比較

「多載」：overloading，它是在相同類別內，定義名稱相同，但引數個數或型態不同的 method，Java 依據引數的個數或型態，呼叫相對應的 method。

「改寫」：overriding，它是在子類別當中，定義名稱、引數個數與傳

回值的型態均與父類別相同的 method，用以改寫父類別裡

method 的功用。

(25)

10.3.2 以父類別的變數存取子類別物件的成員

下面的程式碼，是透過父類別變數 cir 呼叫 show() method：

01 // app10_7, 透過父類別變數 cir 呼叫 show() method 02 class CCircle // 父類別 CCircle

03 {

04 protected static double pi=3.14;

05 protected double radius;

06

07 public CCircle(double r) 08 {

09 radius=r;

10 }

11 public void show() // 父類別裡的show() method 12 {

14 } 15 }

16 class CCoin extends CCircle // 子類別 CCircle 17 {

19

20 public CCoin(double r,int v)

(26)

21 {

22 super(r);

23 value=v;

24 }

25 public void show() // 子類別裡的show() method 26 {

28 }

29 public void showValue() // showValue() method,此函數只存在於子類別 30 {

31 System.out.println("value="+value);

32 } 33 }

34 public class app10_7 35 {

38 CCircle cir=new CCoin(2.0,5);// 宣告父類別變數 cir，並將它指向物件 39 cir.show(); // 利用父類別變數 cir 呼叫 show() 40 // cir.showValue();

41 } 42 }

/* app10_7 OUTPUT--- radius=2.0, value=5 ---*/

(27)

10.4 再談 super 與 this

super 後面也可加上資料成員或 method 的名稱：

super.資料成員名稱 // 存取父類別的資料成員

super.method 名稱 // 存取父類別的 method

(28)

下面的範例說明了 super 關鍵字的用法：

01 // app10_8, 透過 super 關鍵字來存取父類別的變數 02 class Caaa

03 {

04 protected int num; // 父類別的資料成員 num 05

08 System.out.println("Caaa_num="+num);

09 } 10 }

11 class Cbbb extends Caaa 12 {

13 int num=10; // 子類別的資料成員 num 14

17 super.num=20; // 設定父類別的資料成員 num 為 20 18 System.out.println("Cbbb_num="+num);

19 super.show(); // 呼叫父類別的 show() method 20 }

21 } 22

(29)

23 public class app10_8 24 {

27 Cbbb b=new Cbbb();

28 b.show();

29 } 30 }

/* app10_8 OUTPUT-- Cbbb_num=10

Caaa_num=20

---*/

(30)

下面的範例是利用 this 來呼叫實例變數：

01 // app10_9, 用 this 來呼叫實例變數 02 class Caaa

03 {

04 public int num=10; // num 是實例變數 05

08 int num=5; // num 是區域變數，其有效範圍僅限於在 show()內 09 System.out.println("this.num="+this.num); // 印出實例變數 10 System.out.println("num="+num); // 印出區域變數 11 }

12 }

13 public class app10_9 14 {

17 Caaa a=new Caaa();

18 a.show();

19 } 20 }

/* app10_9 OUTPUT--- this.num=10

num=5

---*/

(31)

10.5 設定終止繼承

如果想設定終止繼承，可利用 final 關鍵字，如下面的範例：

01 // app10_10, 設定終止繼承 02 class Caaa

03 {

04 public final void show() // 父類別的 show()已被設為終止繼承 05 {

06 System.out.println("show() method in class Caaa called");

07 } 08 }

09 class Cbbb extends Caaa 10 {

11 public void show() // 錯誤，改寫父類別的 show() method 12 {

13 System.out.println("show() method in class Cbbb called");

14 } 15 }

16 public class app10_10 17 {

(32)

20 Cbbb b=new Cbbb();

21 b.show();

22 } 23 }

於 app10_10，在程式編譯時將產生如下的錯誤訊息：

show() in Cbbb cannot override show() in Caaa; overridden

method is final

(33)

final 的其它用法：

static final double PI=3.14; // 設定 PI 值不能再被修改

final class CCircle // 設定 CCircle 類別不能被其它類別繼承

(34)

10.6 類別之源--Object 類別

如果沒指定父類別，則 Java 會自動設定 Object 這個類別為它的父類別。

class CCircle {

...

}

當沒有指定父類別時，便會以 java.lang.Object 類別做為它的父類別，而自己變成它的子類別。

(35)

Object 類別可說是類別之源，所有的類別均直接或間接繼承它：

Object 類別 Object 類別

CCircle 類別 CCircle 類別

CCoin 類別類別

如果沒有指定父類別，則新建的類別會以Object 類別做為它的父類別

CCoin 繼承自 CCircle 類別，同時它也會繼承 Object 的成員直接繼承Object

的成員

間接繼承Object 的成員

(36)

下表列舉了 Object 類別裡三個常用的 method：

表10.6.1 Object 類別裡常用的 method

Method 名稱功能說明

Class getClass() 取得呼叫getClass() 的物件所屬之類別 Boolean equals(Object obj) 兩個類別變數所指向的是否為同一個物件 String toString() 將呼叫toString() 的物件轉成字串

getClass() method 的使用

想知道某個物件 obj 是屬於哪個類別時，可用：

obj.getClass()

的語法來查詢。

(37)

下面的程式是 getClass() 簡單的使用範例：

01 // app10_11, 利用 getClass()取得呼叫物件所屬的類別 02 class Caaa // 定義 Caaa 類別

03 {

04 private int num;

05

06 public Caaa(int n) 07 {

08 num=n;

09 } 10 }

11 public class app10_11 12 {

15 Caaa a=new Caaa(5);

16 Class ca=a.getClass(); // 用變數 a 呼叫 getClass() 17 System.out.println("Class of obj = "+ca);

18 } 19 }

/* app10_11 OUTPUT--- Class of obj = class Caaa ---*/

(38)

equals() method 的使用

equals() method 可用來比較兩個類別變數是否指向同一個物件：

01 // app10_12, 利用 equals()來判別兩個類別變數所指向的是否為同一個物件 02 class Caaa // 定義 Caaa 類別

03 {

05

08 num=n;

09 } 10 }

11 public class app10_12 12 {

16 Caaa b=new Caaa(5);

17 Caaa c=a; // 宣告類別變數 c，並讓它指向變數 a 所指向的物件 18 boolean br1=a.equals(b); // 測試 a 與 b 是否指向同一物件 19 boolean br2=a.equals(c); // 測試 a 與 c 是否指向同一物件 20 System.out.println("a.equals(b)="+br1);

(39)

21 System.out.println("a.equals(c)="+br2);

22 } 23 }

/* app10_12 OUTPUT-- a.equals(b)=false a.equals(c)=true ---*/

(40)

toString() method 的使用

toString() 的功用是將物件的內容轉換成字串，如下面的範例：

01 // app10_13, Object 類別裡的 toString() method 02 class Caaa

03 {

05

08 num=n;

09 } 10 }

11 public class app10_13 12 {

16 System.out.println(a.toString()); // 印出物件 a 的內容 17 }

18 }

/* app10_13 OUTPUT-- Caaa@5d87b2

---*/

(41)

改寫 toString() method 的方法如下面的範例：

01 // app10_14, 改寫 Object 類別裡的 toString() method 02 class Caaa

03 {

05

08 num=n;

09 }

10 public String toString() // 改寫 toString() method 11 {

12 String str="toString() called, num="+num;

13 return str;

14 } 15 }

16 public class app10_14 17 {

21 System.out.println(a.toString()); // 印出物件 a 的內容 22 }

23 }

/* app10_14 OUTPUT--- toString() called, num=2 ---*/

(42)

第第十十章章