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Java extends 關鍵字繼承機制深度解析與實戰

編輯：Java 相關知識

繼承核心概念

繼承是面向對象編程（OOP）的三大支柱之一（封裝、繼承、多態）。在 Java 中，通過 extends 關鍵字實現類繼承：

父類（超類/基類）：被繼承的類
子類（派生類）：繼承父類的新類
單繼承限制：Java 只支持單繼承（一個類僅能直接繼承一個父類），但可通過接口實現多實現

基礎繼承示例

// 父類：動物
class Animal {
    void eat() { System.out.println("動物進食"); }
    void sleep() { System.out.println("動物睡眠"); }
    void breathe() { System.out.println("動物呼吸"); }
}

// 子類：魚類繼承動物
class Fish extends Animal {
    // 自動擁有 eat()、sleep()、breathe() 方法
}

public class InheritanceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        Fish fish = new Fish();
        
        animal.breathe(); // 輸出：動物呼吸
        fish.breathe();   // 輸出：動物呼吸（繼承自父類）
    }
}

方法覆蓋（Override / 重寫）

子類重新定義父類方法，實現差異化行為：

class Fish extends Animal {
    @Override  // 編譯器檢查註解，防止拼寫錯誤
    void breathe() {
        System.out.println("魚類用鰓呼吸");  // 子類專有實現
    }
    
    void swim() {
        System.out.println("魚類游動");
    }
}

public class OverrideDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        Fish fish = new Fish();
        
        animal.breathe(); // 動物呼吸
        fish.breathe();   // 魚類用鰓呼吸（多態調用子類方法）
        fish.swim();      // 魚類游動（子類新增方法）
    }
}

覆蓋核心規則（必須遵守）

規則	說明
方法簽名一致	方法名、參數列表、返回類型必須完全相同（Java 5+ 支持协变返回類型）
權限不得降低	子類方法訪問修飾符 ≥ 父類（public > protected > default > private）
異常不得擴大	子類拋出的受檢異常 ⊆ 父類拋出的受檢異常
final 方法不可覆蓋	父類 `final` 方法禁止重寫
static 方法不可覆蓋	靜態方法屬於類，非實例，屬於方法隱藏
構造方法不可繼承	子類需自行定義構造器，通過 `super()` 調用父類構造器

super 關鍵字：訪問父類成員

class Bird extends Animal {
    @Override
    void breathe() {
        super.breathe();  // 調用父類版本：輸出「動物呼吸」
        System.out.println("鳥類用肺呼吸");  // 子類擴展
    }
    
    Bird(String name) {
        super();  // 顯式調用父類無參構造器（可省略）
        this.name = name;
    }
}

繼承與構造器鏈

class Animal {
    String type;
    Animal() { System.out.println("Animal 無參構造"); }
    Animal(String type) { this.type = type; System.out.println("Animal 有參構造: " + type); }
}

class Dog extends Animal {
    String breed;
    Dog() { System.out.println("Dog 無參構造"); }
    Dog(String breed) { 
        super("哺乳類");  // 必須第一行調用父類構造器
        this.breed = breed; 
        System.out.println("Dog 有參構造: " + breed); 
    }
}

// 執行 new Dog("哈士奇") 輸出順序：
// Animal 有參構造: 哺乳類
// Dog 有參構造: 哈士奇

多態：繼承的威力體現

Animal a1 = new Dog();      // 向上轉型
Animal a2 = new Bird();
Animal a3 = new Fish();

a1.breathe();  // 動態綁定調用 Dog.breathe()
a2.breathe();  // 調用 Bird.breathe()
a3.breathe();  // 調用 Fish.breathe()

// 向下轉型（需 instanceof 守衛）
if (a1 instanceof Dog) {
    Dog d = (Dog) a1;
    d.swim();  // 子類特有方法
}