Java泛型与继承和超类：从小白到实践达人

在Java编程中，理解和掌握**extends、super和reflection（反射）**是非常重要的概念。这些机制不仅帮助我们实现代码的复用，还为程序的灵活性和扩展性提供了强大的支持。

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一、extends：继承与超类

1. 什么是 extends？

在Java中，class或interface可以通过extends关键字来继承父类（super class）或者父接口（super interface）。这种机制允许我们将代码复用，并扩展现有类的功能。

2. extends 的语法

基本语法如下：

class ClassName extends SuperClassName {
    // 类体
}

• ClassName：子类或子接口的名称。
• SuperClassName：父类或父接口的名称。

3. 示例

示例1：继承一个简单的父类

public class Parent {   // 父类
    public void talk() {
        System.out.println("Parent talk");
    }
}

public class Child extends Parent {   // 子类
    public void talk() {
        System.out.println("Child talk");
    }
}

在上述代码中，Child类通过extends Parent继承了父类Parent的所有属性和方法。

示例2：继承一个接口

interface Base {   // 父接口
    void method();
}

public class Child extends Object implements Base {   // 子类同时实现接口
    @Override
    void myMethod() {
        System.out.println("Child's method");
    }
}

Child类既继承了Object的属性，又实现了父接口Base中的方法。

4. extends 的作用与意义

• 复用代码：减少重复编写逻辑。
• 代码扩展性：通过继承，可以随时增加新功能。
• 信息隔离：子类只继承父类的属性，不会影响父类的行为。

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二、super：调用基类构造函数

在Java中，super关键字用于调用父类（或基类）的构造函数。它是一个特殊的保留字，必须大写。

1. super 的语法

基本语法如下：

void super(int i);   // 调用基类构造函数

• 在子类或子接口中，调用父类的构造函数时，需要使用super()。
• 如果不需要显式调用基类构造函数，则可以省略参数。

2. 示例

示例1：显式调用基类构造函数

public class Child extends Parent {   // 子类
    public Child() {
        super();   // 调用父类的构造函数
        System.out.println("Child object created");
    }

    public void talk() {
        System.out.println("Child's talk");
    }
}

在上述代码中，子类Child的构造函数调用了基类Parent的构造函数。

示例2：隐式调用

public class Child extends Parent {   // 子类
    public Child() {
        System.out.println("Child object created");
    }

    public void talk() {
        System.out.println("Child's talk");
    }
}

如果没有显式地使用super()，则默认调用父类的构造函数（除非基类或父类本身没有定义构造函数）。

3. super 的作用与意义

• 继承构造逻辑：确保子类能够正确调用父类的初始化操作。
• 代码复用：避免手动编写构造函数，直接继承父类的构造逻辑。
• 异常处理：如果父类有显式抛出的异常，需要通过super()进行处理。

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三、泛型（Generics）

1. 什么是泛型？

泛型是一种编程范式，允许程序在不固定类型的情况下进行操作。它使代码更加灵活和抽象，可以避免重复编写相同逻辑。

2. 泛型的关键概念

• TypeVariable：泛型的类型变量，用于表示具体类型。
• Generic Parameter：泛型参数的名称，用于描述类型。
• Generics Method：带有泛型参数的方法或类。

3. 示例

示例1：定义一个泛型类

public class List<T> {   // 泛型参数T代表元素的类型
    public T get(int index) {
        return elements[index];
    }
}

List<String> stringList = new ArrayList<>();   // 创建一个字符串列表
stringList.add("Hello");
System.out.println(stringList.get(0));   // 输出 "Hello"

在上述代码中，List是泛型类，T表示元素的类型。通过定义get(int)方法，并在实例化时传入具体类型（如String），实现了动态数据处理。

示例2：使用泛型接口

import java.util.List;

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = new ArrayList<>(args);
        
        // 检查是否为空
        if (stringList.isEmpty()) {
            System.out.println("No strings");
        } else {
            String firstString = stringList.get(0);
            System.out.println(firstString);
        }
    }
}

这里，List表示一个包含字符串类型的列表。通过泛型接口实现了对不同类型的元素进行操作。

4. 泛型的作用与意义

• 代码抽象：使代码更具概括性。
• 类型安全：确保变量和方法的工作类型，避免兼容性问题。
• 复用性高：同一方法可以处理多种数据类型，提升代码的重用率。

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四、instanceof 关键字

1. 什么是 instanceof？

instanceof关键字用于判断一个对象是否属于某个类或接口。它返回布尔类型的布尔值。

2. instanceof 的语法

基本语法如下：

boolean result = (Object o) instanceof Class<?>;   // 判断o是否是Class的实例

• Class是一个类型参数，表示目标类。
• 如果对象o的实际类型属于该类或其子类，则返回true。

3. 示例

示例1：判断具体类型

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Integer();   // 实例化整数对象

        if ((obj instanceof Integer)) {
            System.out.println("obj is an instance of Integer");
        } else {
            System.out.println("Not an Integer");
        }
    }
}

在上述代码中，instanceof判断了obj是否是Integer类的实例。

示例2：继承关系

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new MySubclass();   // 实例化子类

        if ((obj instanceof MyClass)) {
            System.out.println("MySubclass extends MyClass");
        } else {
            System.out.println("Not a subclass of MyClass");
        }
    }
}

public class MyClass {   // 基类
    public abstract void myMethod();
}

public class MySubclass extends MyClass {   // 子类
    @Override
    public void myMethod() {
        System.out.println("MySubclass's method");
    }
}

这里，instanceof判断了obj是否是MyClass的实例，结果为真。

4. instanceof 的作用与意义

• 类型检查：用于验证对象的实际类型。
• 继承关系检测：判断对象是否属于某个基类或子类。
• 动态反射：在运行时动态判断类型，提高代码灵活性。

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总结

通过本次学习，我们掌握了以下知识点：

1. extends用于继承父类的属性和方法，减少重复编码。
2. super()用于调用父类的构造函数或初始化逻辑。
3. 泛型允许在不固定类型的情况下编写代码，提升代码的复用性和灵活性。
4. instanceof关键字用于判断对象的具体类型。

这些知识点在Java编程中非常基础