Урок 10. Наследование и интерфейсы

Наследование позволяет создать новый класс на основе существующего: новый получает все поля и методы старого и может добавить свои или заменить унаследованные. Старый класс называют родительским (суперклассом), новый — наследником (подклассом).

Наследование нужно, когда несколько классов похожи: собака и кошка — животные, у обеих есть имя и обе умеют подавать голос, но голос у них разный.

extends и super

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal[] animals = {new Dog("Шарик"), new Cat("Мурка"), new Animal("Ёжик")};
        for (Animal a : animals) {
            a.speak();
        }
    }
}

class Animal {
    protected String name;

    Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    void speak() {
        System.out.println(name + " издаёт звук");
    }
}

class Dog extends Animal {
    Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    void speak() {
        System.out.println(name + ": Гав!");
    }
}

class Cat extends Animal {
    Cat(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    void speak() {
        System.out.println(name + ": Мяу!");
    }
}

Шарик: Гав!
Мурка: Мяу!
Ёжик издаёт звук

• class Dog extends Animal — Dog наследует Animal: у собаки есть поле name и метод speak, хотя в самом классе Dog поле не объявлено.
• super(name) вызывает конструктор родителя. Если у родителя нет конструктора без параметров, этот вызов обязателен; его ставят в начале конструктора наследника.
• @Override — метод speak переопределён: у собаки он свой. Пометка не обязательна, но с ней компилятор проверит, что такой метод у родителя действительно есть.
• protected — поле видно в классе, его наследниках и в том же пакете.

Вызвать версию метода из родителя можно через super.speak() — например, чтобы дополнить её, а не заменить целиком.

Полиморфизм

Обратите внимание на массив Animal[]: в нём лежат и собаки, и кошки. Переменная типа родителя может ссылаться на объект наследника — ведь собака является животным. А при вызове a.speak() выполняется метод того класса, каким объект был создан. Это и есть полиморфизм: один вызов — разное поведение.

Благодаря ему код, который работает с Animal, не нужно менять, когда появляется новое животное: достаточно написать ещё один класс-наследник.

Проверить, какого класса объект, позволяет instanceof: if (a instanceof Dog). С Java 16 можно сразу получить переменную нужного типа: if (a instanceof Dog d) { … } — внутри блока d уже имеет тип Dog.

Ограничения

• У класса может быть только один родитель: class A extends B, C не скомпилируется.
• Все классы, у которых родитель не указан, наследуют класс Object. От него у любого объекта есть методы toString, equals и hashCode.
• Класс с пометкой final наследовать нельзя. Так объявлен, например, String.

Абстрактный класс

Иногда родитель — понятие слишком общее, чтобы создавать его объекты. «Просто фигуру» не нарисовать, нарисовать можно круг или квадрат. Такой класс объявляют абстрактным:

abstract class Figure {
    abstract double area();

    void describe() {
        System.out.println("Площадь: " + area());
    }
}

• new Figure() не скомпилируется — объект абстрактного класса создать нельзя.
• Метод area() без тела помечен abstract: каждый наследник обязан его написать, иначе сам станет абстрактным.
• Обычные методы и поля в абстрактном классе тоже бывают — describe вызывает area() того наследника, у которого её вызвали.

Интерфейс

Интерфейс — список методов, которые класс обещает реализовать. Он описывает, что объект умеет, а не что он такое. Класс подключает интерфейс словом implements:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape[] shapes = {new Rectangle(3, 4), new Square(5)};
        for (Shape s : shapes) {
            System.out.println(s.name() + ": площадь " + s.area());
        }
    }
}

interface Shape {
    double area();

    String name();
}

class Rectangle implements Shape {
    private final double width;
    private final double height;

    Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public double area() {
        return width * height;
    }

    @Override
    public String name() {
        return "Прямоугольник";
    }
}

class Square extends Rectangle {
    Square(double side) {
        super(side, side);
    }

    @Override
    public String name() {
        return "Квадрат";
    }
}

Прямоугольник: площадь 12.0
Квадрат: площадь 25.0

• Методы интерфейса по умолчанию публичные и абстрактные, поэтому в классе их реализация обязана быть public. Без public компилятор сообщит attempting to assign weaker access privileges; was public.
• Square наследует Rectangle, а значит, тоже реализует Shape и берёт area() у родителя.
• Класс может реализовать несколько интерфейсов сразу: class Duck extends Bird implements Swimmer, Flyer.

Многие стандартные возможности Java построены на интерфейсах. Например, List — интерфейс, а ArrayList — один из классов, которые его реализуют; поэтому пишут List<String> list = new ArrayList<>();. Интерфейс Comparable говорит, что объекты можно сравнивать и сортировать.

Абстрактный класс или интерфейс

• Абстрактный класс — когда у наследников есть общие поля и общий код, и они действительно разновидности одного понятия («круг — это фигура»).
• Интерфейс — когда нужно описать умение, общее для разных классов («умеет сравниваться», «умеет сохраняться в файл»). Интерфейсов у класса может быть много, родитель — один.

Коротко

• class B extends A — B получает поля и методы A; родитель у класса один.
• super(…) вызывает конструктор родителя, super.метод() — его версию метода.
• @Override отмечает переопределённый метод; вызывается версия класса, каким создан объект, — полиморфизм.
• Абстрактный класс нельзя создать через new, его абстрактные методы реализуют наследники.
• Интерфейс подключают через implements, его методы в классе — public; интерфейсов может быть несколько.

Проверьте себя