【进阶】类的继承与多态实现

# 2.1 继承的基本概念和语法

### 2.1.1 继承的定义和作用

继承是面向对象编程中一种重要的关系，它允许一个类（子类）从另一个类（父类）继承属性和方法。继承的作用是代码复用和扩展，它可以帮助我们创建新的类，同时利用已有的类中定义的属性和方法。

### 2.1.2 继承的语法和关键字

在 Java 中，使用 `extends` 关键字来实现继承。子类的语法如下：

public class Subclass extends Superclass {
    // 子类代码
}

其中，`Subclass` 是子类名，`Superclass` 是父类名。继承关系必须是单继承，即一个子类只能有一个父类。

# 2. 类的继承

### 2.1 继承的基本概念和语法

#### 2.1.1 继承的定义和作用

继承是面向对象编程中一种重要的机制，它允许一个类（子类）从另一个类（父类）继承属性和方法。通过继承，子类可以复用父类的功能，并在此基础上进行扩展和修改。继承有助于代码重用、减少重复代码和提高程序的可维护性。

#### 2.1.2 继承的语法和关键字

在 Java 中，使用 `extends` 关键字来实现继承。子类的语法如下：

public class Subclass extends Superclass {
    // 子类的代码
}

其中，`Subclass` 是子类名，`Superclass` 是父类名。

### 2.2 继承的实现和应用

#### 2.2.1 子类和父类的关系

子类和父类之间存在着一种 "is-a" 的关系，即子类是父类的一种特殊类型。子类继承了父类的所有非私有成员（属性和方法），并且可以访问父类的受保护成员。

#### 2.2.2 继承的重写和重载

**重写**：当子类继承父类的方法时，子类可以重新定义该方法，称为重写。重写的方法必须具有与父类方法相同的签名（名称和参数列表），但可以有不同的实现。

**重载**：当子类定义了一个与父类方法同名但签名不同的方法时，称为重载。重载的方法可以具有不同的参数列表或返回类型。

### 2.3 继承的优缺点和注意事项

#### 2.3.1 继承的优点和缺点

**优点：**

* 代码重用：子类可以复用父类的功能，减少重复代码。
* 可扩展性：子类可以扩展父类的功能，提高程序的可扩展性。
* 可维护性：继承有助于将代码组织成层次结构，提高程序的可维护性。

**缺点：**

* 耦合性：继承会导致子类和父类之间产生强耦合，当父类发生改变时，子类也可能受到影响。
* 脆弱性：当父类发生改变时，子类可能出现错误或不兼容的情况。

#### 2.3.2 继承的注意事项和最佳实践

* 谨慎使用继承：避免过度继承，只在必要时使用继承。
* 使用接口而不是继承：如果只需要复用父类的功能，而不需要继承其实现，可以使用接口。
* 遵循里氏替换原则：子类应该能够替换父类，而不改变程序的正确性。
* 使用受保护访问权限：对于子类需要访问但外部类不需要访问的成员，使用受保护访问权限。

# 3.1 多态的基本概念和原理

#### 3.1.1 多态的定义和表现形式

**多态**（Polymorphism），意为“