// reuse/Detergent.java
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// Inheritance syntax & properties
class Cleanser {
private String s = "Cleanser";
public void append(String a) { s += a; }
public void dilute() { append(" dilute()"); }
public void apply() { append(" apply()"); }
public void scrub() { append(" scrub()"); }
@Override
public String toString() { return s; }
public static void main(String[] args) {
Cleanser x = new Cleanser();
x.dilute(); x.apply(); x.scrub();
System.out.println(x);
}
}
public class Detergent extends Cleanser {
// Change a method:
@Override
public void scrub() {
append(" Detergent.scrub()");
super.scrub(); // Call base-class version
}
// Add methods to the interface:
public void foam() { append(" foam()"); }
// Test the new class:
public static void main(String[] args) {
Detergent x = new Detergent();
x.dilute();
x.apply();
x.scrub();
x.foam();
System.out.println(x);
System.out.println("Testing base class:");
Cleanser.main(args);
}
}
/* Output:
Cleanser dilute() apply() Detergent.scrub() scrub() foam()
Testing base class:
Cleanser dilute() apply() scrub()
*/
// reuse/Cartoon.java
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// Constructor calls during inheritance
class Art {
Art() {
System.out.println("Art constructor");
}
}
class Drawing extends Art {
Drawing() {
System.out.println("Drawing constructor");
}
}
public class Cartoon extends Drawing {
public Cartoon() {
System.out.println("Cartoon constructor");
}
public static void main(String[] args) {
Cartoon x = new Cartoon();
}
}
/* Output:
Art constructor
Drawing constructor
Cartoon constructor
*/
上面的所有例子中构造函数都是无参数的 ; 编译器很容易调用这些构造函数，因为不需要参数。如果没有无参数的基类构造函数，或者必须调用具有参数的基类构造函数，则必须使用 super 关键字和适当的参数列表显式地编写对基类构造函数的调用:
// reuse/Chess.java
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// Inheritance, constructors and arguments
class Game {
Game(int i) {
System.out.println("Game constructor");
}
}
class BoardGame extends Game {
BoardGame(int i) {
super(i);
System.out.println("BoardGame constructor");
}
}
public class Chess extends BoardGame {
Chess() {
super(11);
System.out.println("Chess constructor");
}
public static void main(String[] args) {
Chess x = new Chess();
}
}
/* Output:
Game constructor
BoardGame constructor
Chess constructor
*/
// reuse/SpaceShipControls.java
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public class SpaceShipControls {
void up(int velocity) {}
void down(int velocity) {}
void left(int velocity) {}
void right(int velocity) {}
void forward(int velocity) {}
void back(int velocity) {}
void turboBoost() {}
}
建造宇宙飞船的一种方法是使用继承:
// reuse/DerivedSpaceShip.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
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public class
DerivedSpaceShip extends SpaceShipControls {
private String name;
public DerivedSpaceShip(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() { return name; }
public static void main(String[] args) {
DerivedSpaceShip protector =
new DerivedSpaceShip("NSEA Protector");
protector.forward(100);
}
}
// reuse/SpaceShipDelegation.java
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public class SpaceShipDelegation {
private String name;
private SpaceShipControls controls =
new SpaceShipControls();
public SpaceShipDelegation(String name) {
this.name = name;
}
// Delegated methods:
public void back(int velocity) {
controls.back(velocity);
}
public void down(int velocity) {
controls.down(velocity);
}
public void forward(int velocity) {
controls.forward(velocity);
}
public void left(int velocity) {
controls.left(velocity);
}
public void right(int velocity) {
controls.right(velocity);
}
public void turboBoost() {
controls.turboBoost();
}
public void up(int velocity) {
controls.up(velocity);
}
public static void main(String[] args) {
SpaceShipDelegation protector =
new SpaceShipDelegation("NSEA Protector");
protector.forward(100);
}
}
方法被转发到底层 control 对象，因此接口与继承的接口是相同的。但是，你对委托有更多的控制，因为你可以选择只在成员对象中提供方法的子集。
虽然Java语言不支持委托，但是开发工具常常支持。例如，上面的例子是使用 JetBrains Idea IDE 自动生成的。
结合组合与继承
你将经常同时使用组合和继承。下面的例子展示了使用继承和组合创建类，以及必要的构造函数初始化:
// reuse/PlaceSetting.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
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// Combining composition & inheritance
class Plate {
Plate(int i) {
System.out.println("Plate constructor");
}
}
class DinnerPlate extends Plate {
DinnerPlate(int i) {
super(i);
System.out.println("DinnerPlate constructor");
}
}
class Utensil {
Utensil(int i) {
System.out.println("Utensil constructor");
}
}
class Spoon extends Utensil {
Spoon(int i) {
super(i);
System.out.println("Spoon constructor");
}
}
class Fork extends Utensil {
Fork(int i) {
super(i);
System.out.println("Fork constructor");
}
}
class Knife extends Utensil {
Knife(int i) {
super(i);
System.out.println("Knife constructor");
}
}
// A cultural way of doing something:
class Custom {
Custom(int i) {
System.out.println("Custom constructor");
}
}
public class PlaceSetting extends Custom {
private Spoon sp;
private Fork frk;
private Knife kn;
private DinnerPlate pl;
public PlaceSetting(int i) {
super(i + 1);
sp = new Spoon(i + 2);
frk = new Fork(i + 3);
kn = new Knife(i + 4);
pl = new DinnerPlate(i + 5);
System.out.println("PlaceSetting constructor");
}
public static void main(String[] args) {
PlaceSetting x = new PlaceSetting(9);
}
}
/* Output:
Custom constructor
Utensil constructor
Spoon constructor
Utensil constructor
Fork constructor
Utensil constructor
Knife constructor
Plate constructor
DinnerPlate constructor
PlaceSetting constructor
*/
Java 没有 C++ 中析构函数的概念，析构函数是在对象被销毁时自动调用的方法。原因可能是，在Java中，通常是忘掉而不是销毁对象，从而允许垃圾收集器根据需要回收内存。通常这是可以的，但是有时你的类可能在其生命周期中执行一些需要清理的活动。初始化和清理章节提到，你无法知道垃圾收集器何时会被调用，甚至它是否会被调用。因此，如果你想为类清理一些东西，必须显式地编写一个特殊的方法来完成它，并确保客户端程序员知道他们必须调用这个方法。最重要的是——正如在"异常"章节中描述的——你必须通过在 finally子句中放置此类清理来防止异常。
请考虑一个在屏幕上绘制图片的计算机辅助设计系统的例子:
// reuse/CADSystem.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
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// Ensuring proper cleanup
// {java reuse.CADSystem}
package reuse;
class Shape {
Shape(int i) {
System.out.println("Shape constructor");
}
void dispose() {
System.out.println("Shape dispose");
}
}
class Circle extends Shape {
Circle(int i) {
super(i);
System.out.println("Drawing Circle");
}
@Override
void dispose() {
System.out.println("Erasing Circle");
super.dispose();
}
}
class Triangle extends Shape {
Triangle(int i) {
super(i);
System.out.println("Drawing Triangle");
}
@Override
void dispose() {
System.out.println("Erasing Triangle");
super.dispose();
}
}
class Line extends Shape {
private int start, end;
Line(int start, int end) {
super(start);
this.start = start;
this.end = end;
System.out.println(
"Drawing Line: " + start + ", " + end);
}
@Override
void dispose() {
System.out.println(
"Erasing Line: " + start + ", " + end);
super.dispose();
}
}
public class CADSystem extends Shape {
private Circle c;
private Triangle t;
private Line[] lines = new Line[3];
public CADSystem(int i) {
super(i + 1);
for(int j = 0; j < lines.length; j++)
lines[j] = new Line(j, j*j);
c = new Circle(1);
t = new Triangle(1);
System.out.println("Combined constructor");
}
@Override
public void dispose() {
System.out.println("CADSystem.dispose()");
// The order of cleanup is the reverse
// of the order of initialization:
t.dispose();
c.dispose();
for(int i = lines.length - 1; i >= 0; i--)
lines[i].dispose();
super.dispose();
}
public static void main(String[] args) {
CADSystem x = new CADSystem(47);
try {
// Code and exception handling...
} finally {
x.dispose();
}
}
}
/* Output:
Shape constructor
Shape constructor
Drawing Line: 0, 0
Shape constructor
Drawing Line: 1, 1
Shape constructor
Drawing Line: 2, 4
Shape constructor
Drawing Circle
Shape constructor
Drawing Triangle
Combined constructor
CADSystem.dispose()
Erasing Triangle
Shape dispose
Erasing Circle
Shape dispose
Erasing Line: 2, 4
Shape dispose
Erasing Line: 1, 1
Shape dispose
Erasing Line: 0, 0
Shape dispose
Shape dispose
*/
// reuse/Hide.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
// We make no guarantees that this code is fit for any purpose.
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// Overloading a base-class method name in a derived
// class does not hide the base-class versions
class Homer {
char doh(char c) {
System.out.println("doh(char)");
return 'd';
}
float doh(float f) {
System.out.println("doh(float)");
return 1.0f;
}
}
class Milhouse {}
class Bart extends Homer {
void doh(Milhouse m) {
System.out.println("doh(Milhouse)");
}
}
public class Hide {
public static void main(String[] args) {
Bart b = new Bart();
b.doh(1);
b.doh('x');
b.doh(1.0f);
b.doh(new Milhouse());
}
}
/* Output:
doh(float)
doh(char)
doh(float)
doh(Milhouse)
*/
Homer 的所有重载方法在 Bart 中都是可用的，尽管 Bart 引入了一种新的重载方法。正如你将在下一章中看到的那样，比起重载，更常见的是覆盖同名方法，使用与基类中完全相同的方法签名和返回类型。否则会让人感到困惑。
// reuse/Lisa.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
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// {WillNotCompile}
class Lisa extends Homer {
@Override void doh(Milhouse m) {
System.out.println("doh(Milhouse)");
}
}
{WillNotCompile} 标记将该文件排除在本书的 Gradle 构建之外，但是如果你手工编译它，你将看到:method does not override a method from its superclass.方法不会重写超类中的方法， @Override 注解能防止你意外地重载。
有时让类的用户直接访问到新类中的组合成分是有意义的。只需将成员对象声明为 public 即可（可以把这当作“半委托”的一种）。成员对象隐藏了具体实现，所以这是安全的。当用户知道你正在组装一组部件时，会使得接口更加容易理解。下面的 car 对象是个很好的例子：
// reuse/Car.java
// Composition with public objects
class Engine {
public void start() {}
public void rev() {}
public void stop() {}
}
class Wheel {
public void inflate(int psi) {}
}
class Window {
public void rollup() {}
public void rolldown() {}
}
class Door {
public Window window = new Window();
public void open() {}
public void close() {}
}
public class Car {
public Engine engine = new Engine();
public Wheel[] wheel = new Wheel[4];
public Door left = new Door(), right = new Door(); // 2-door
public Car() {
for (int i = 0; i < 4; i++) {
wheel[i] = new Wheel();
}
}
public static void main(String[] args) {
Car car = new Car();
car.left.window.rollup();
car.wheel[0].inflate(72);
}
}
因为在这个例子中 car 的组合也是问题分析的一部分（不是底层设计的部分），所以声明成员为 public 有助于客户端程序员理解如何使用类，且降低了类创建者面临的代码复杂度。但是，记住这是一个特例。通常来说，属性还是应该声明为 private。
// reuse/Wind.java
// Inheritance & upcasting
class Instrument {
public void play() {}
static void tune(Instrument i) {
// ...
i.play();
}
}
// Wind objects are instruments
// because they have the same interface:
public class Wind extends Instrument {
public static void main(String[] args) {
Wind flute = new Wind();
Instrument.tune(flute); // Upcasting
}
}
根据上下文环境，Java 的关键字 final 的含义有些微的不同，但通常它指的是“这是不能被改变的”。防止改变有两个原因：设计或效率。因为这两个原因相差很远，所以有可能误用关键字 final。
以下几节讨论了可能使用 final 的三个地方：数据、方法和类。
final 数据
许多编程语言都有某种方法告诉编译器有一块数据是恒定不变的。恒定是有用的，如：
一个永不改变的编译时常量。
一个在运行时初始化就不会改变的值。
对于编译时常量这种情况，编译器可以把常量带入计算中；也就是说，可以在编译时计算，减少了一些运行时的负担。在 Java 中，这类常量必须是基本类型，而且用关键字 final 修饰。你必须在定义常量的时候进行赋值。
一个被 static 和 final 同时修饰的属性只会占用一段不能改变的存储空间。
当用 final 修饰对象引用而非基本类型时，其含义会有一点令人困惑。对于基本类型，final 使数值恒定不变，而对于对象引用，final 使引用恒定不变。一旦引用被初始化指向了某个对象，它就不能改为指向其他对象。但是，对象本身是可以修改的，Java 没有提供将任意对象设为常量的方法。（你可以自己编写类达到使对象恒定不变的效果）这一限制同样适用数组，数组也是对象。
下面例子展示了 final 属性的使用：
// reuse/FinalData.java
// The effect of final on fields
import java.util.*;
class Value {
int i; // package access
Value(int i) {
this.i = i;
}
}
public class FinalData {
private static Random rand = new Random(47);
private String id;
public FinalData(String id) {
this.id = id;
}
// Can be compile-time constants:
private final int valueOne = 9;
private static final int VALUE_TWO = 99;
// Typical public constant:
public static final int VALUE_THREE = 39;
// Cannot be compile-time constants:
private final int i4 = rand.nextInt(20);
static final int INT_5 = rand.nextInt(20);
private Value v1 = new Value(11);
private final Value v2 = new Value(22);
private static final Value VAL_3 = new Value(33);
// Arrays:
private final int[] a = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
@Override
public String toString() {
return id + ": " + "i4 = " + i4 + ", INT_5 = " + INT_5;
}
public static void main(String[] args) {
FinalData fd1 = new FinalData("fd1");
//- fd1.valueOne++; // Error: can't change value
fd1.v2.i++; // Object isn't constant
fd1.v1 = new Value(9); // OK -- not final
for (int i = 0; i < fd1.a.length; i++) {
fd1.a[i]++; // Object isn't constant
}
//- fd1.v2 = new Value(0); // Error: Can't
//- fd1.VAL_3 = new Value(1); // change reference
//- fd1.a = new int[3];
System.out.println(fd1);
System.out.println("Creating new FinalData");
FinalData fd2 = new FinalData("fd2");
System.out.println(fd1);
System.out.println(fd2);
}
}
v1 到 VAL_3 变量说明了 final 引用的意义。正如你在 main() 中所见，v2 是 final 的并不意味着你不能修改它的值。因为它是引用，所以只是说明它不能指向一个新的对象。这对于数组具有同样的意义，数组只不过是另一种引用。（我不知道有什么方法能使数组引用本身成为 final。）看起来，声明引用为 final 没有声明基本类型 final 有用。
空白 final
空白 final 指的是没有初始化值的 final 属性。编译器确保空白 final 在使用前必须被初始化。这样既能使一个类的每个对象的 final 属性值不同，也能保持它的不变性。
// reuse/BlankFinal.java
// "Blank" final fields
class Poppet {
private int i;
Poppet(int ii) {
i = ii;
}
}
public class BlankFinal {
private final int i = 0; // Initialized final
private final int j; // Blank final
private final Poppet p; // Blank final reference
// Blank finals MUST be initialized in constructor
public BlankFinal() {
j = 1; // Initialize blank final
p = new Poppet(1); // Init blank final reference
}
public BlankFinal(int x) {
j = x; // Initialize blank final
p = new Poppet(x); // Init blank final reference
}
public static void main(String[] args) {
new BlankFinal();
new BlankFinal(47);
}
}
你必须在定义时或在每个构造器中执行 final 变量的赋值操作。这保证了 final 属性在使用前已经被初始化过。
final 参数
在参数列表中，将参数声明为 final 意味着在方法中不能改变参数指向的对象或基本变量：
// reuse/FinalArguments.java
// Using "final" with method arguments
class Gizmo {
public void spin() {
}
}
public class FinalArguments {
void with(final Gizmo g) {
//-g = new Gizmo(); // Illegal -- g is final
}
void without(Gizmo g) {
g = new Gizmo(); // OK -- g is not final
g.spin();
}
//void f(final int i) { i++; } // Can't change
// You can only read from a final primitive
int g(final int i) {
return i + 1;
}
public static void main(String[] args) {
FinalArguments bf = new FinalArguments();
bf.without(null);
bf.with(null);
}
}
方法 f() 和 g() 展示了 final 基本类型参数的使用情况。你只能读取而不能修改参数。这个特性主要用于传递数据给匿名内部类。这将在”内部类“章节中详解。
final 方法
使用 final 方法的原因有两个。第一个原因是给方法上锁，防止子类通过覆写改变方法的行为。这是出于继承的考虑，确保方法的行为不会因继承而改变。
过去建议使用 final 方法的第二个原因是效率。在早期的 Java 实现中，如果将一个方法指明为 final，就是同意编译器把对该方法的调用转化为内嵌调用。当编译器遇到 final 方法的调用时，就会很小心地跳过普通的插入代码以执行方法的调用机制（将参数压栈，跳至方法代码处执行，然后跳回并清理栈中的参数，最终处理返回值），而用方法体内实际代码的副本替代方法调用。这消除了方法调用的开销。但是如果一个方法很大代码膨胀，你也许就看不到内嵌带来的性能提升，因为内嵌调用带来的性能提高被花费在方法里的时间抵消了。
在最近的 Java 版本中，虚拟机可以探测到这些情况（尤其是 hotspot 技术），并优化去掉这些效率反而降低的内嵌调用方法。有很长一段时间，使用 final 来提高效率都被阻止。你应该让编译器和 JVM 处理性能问题，只有在为了明确禁止覆写方法时才使用 final。
final 和 private
类中所有的 private 方法都隐式地指定为 final。因为不能访问 private 方法，所以不能覆写它。可以给 private 方法添加 final 修饰，但是并不能给方法带来额外的含义。
以下情况会令人困惑，当你试图覆写一个 private 方法（隐式是 final 的）时，看上去奏效，而且编译器不会给出错误信息：
// reuse/FinalOverridingIllusion.java
// It only looks like you can override
// a private or private final method
class WithFinals {
// Identical to "private" alone:
private final void f() {
System.out.println("WithFinals.f()");
}
// Also automatically "final":
private void g() {
System.out.println("WithFinals.g()");
}
}
class OverridingPrivate extends WithFinals {
private final void f() {
System.out.println("OverridingPrivate.f()");
}
private void g() {
System.out.println("OverridingPrivate.g()");
}
}
class OverridingPrivate2 extends OverridingPrivate {
public final void f() {
System.out.println("OverridingPrivate2.f()");
}
public void g() {
System.out.println("OverridingPrivate2.g()");
}
}
public class FinalOverridingIllusion {
public static void main(String[] args) {
OverridingPrivate2 op2 = new OverridingPrivate2();
op2.f();
op2.g();
// You can upcast:
OverridingPrivate op = op2;
// But you can't call the methods:
//- op.f();
//- op.g();
// Same here:
WithFinals wf = op2;
//- wf.f();
//- wf.g();
}
}
当说一个类是 final （final 关键字在类定义之前），就意味着它不能被继承。之所以这么做，是因为类的设计就是永远不需要改动，或者是出于安全考虑不希望它有子类。
// reuse/Jurassic.java
// Making an entire class final
class SmallBrain {}
final class Dinosaur {
int i = 7;
int j = 1;
SmallBrain x = new SmallBrain();
void f() {}
}
//- class Further extends Dinosaur {}
// error: Cannot extend final class 'Dinosaur'
public class Jurassic {
public static void main(String[] args) {
Dinosaur n = new Dinosaur();
n.f();
n.i = 40;
n.j++;
}
}
final 类的属性可以根据个人选择是或不是 final。同样，非 final 类的属性也可以根据个人选择是或不是 final。然而，由于 final 类禁止继承，类中所有的方法都被隐式地指定为 final，所以没有办法覆写它们。你可以在 final 类中的方法加上 final 修饰符，但不会增加任何意义。
final 忠告
在设计类时将一个方法指明为 final 看上去是明智的。你可能会觉得没人会覆写那个方法。有时这是对的。
