Java必须掌握的继承的特点和继承体系的设计（含面试大厂题和源码）

Java继承是面向对象编程的一个基本特性，它允许一个类继承另一个类的属性和方法。设计良好的继承体系是高质量软件开发的关键。在大厂面试中，面试官可能会询问关于Java继承特点及如何设计一个合理的继承体系的问题，以评估你的面向对象设计能力和对Java语言特性的理解。以下是关于Java继承特点和继承体系设计的面试题，包含问题描述和解答要点。

Java继承的特点

面试题：描述Java继承的特点，并说明为什么这些特点在软件开发中是有益的。

解答要点：

单继承：Java类只能直接继承一个父类，这简化了继承体系，减少了复杂性，并避免了多继承带来的歧义和复杂性。
多层继承：虽然Java只支持单继承，但允许多层继承，形成一个继承树。这意味着一个类可以继承另一个类，而那个类又继承自另一个类，依此类推。
方法重写：子类可以重写继承自父类的方法，提供特定的实现。这是多态性的基础，允许在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法。
访问控制和封装：通过访问修饰符（private、protected和public），类可以控制其成员变量和方法的访问级别，这有助于封装和隐藏实现细节。
构造器不被继承：子类不能继承父类的构造器，但子类的构造器可以通过super关键字调用父类的构造器，确保父类属性被正确初始化。
使用final防止继承：使用final关键字可以防止类被继承或方法被重写，这对于创建不可变类或方法是有用的。

继承体系的设计

面试题：设计一个继承体系示例，并解释设计中考虑的面向对象原则。

解答要点：

示例设计：设计一个交通工具继承体系。Vehicle作为基类，具有基本属性如speed和capacity，以及方法display()。Car和Truck继承自Vehicle，添加特有属性和方法，如Car可能有airConditioner属性，而Truck有loadCapacity属性。
面向对象原则：
1. 封装：通过将数据（属性）和行为（方法）封装在类中，并使用访问修饰符控制访问级别，保护了对象的状态和实现细节。
2. 继承：利用继承共享和重用代码，同时通过方法重写实现行为的定制化。
3. 多态：通过继承和方法重写，同一个方法调用可以表现出不同的行为，具体行为取决于对象的实际类型。
4. 开闭原则（Open/Closed Principle）：系统应该对扩展开放，对修改关闭。在继承体系中，可以通过添加新的子类来扩展系统功能，而不需要修改现有的代码。
5. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）：子类对象应该能够替换其父类对象被使用，而不影响程序的正确性。这要求子类遵守父类的行为契约。
设计考虑：在设计继承体系时，重要的是识别共同特性和行为，将它们定义在父类中。同时，应该注意避免过度使用继承，因为这可能会导致设计过于复杂，难以维护。组合和接口往往是更灵活、更适合的选择。

通过这些面试题和解答要点，你可以展示你对Java继承特点和设计原则的深入理解，以及你在面向对象设计方面的能力。这些都是大厂面试官在候选人中寻找的关键技能。
题目1：动物类继承体系设计
请设计一个动物类继承体系，包含一个基类Animal，以及两个子类：Dog和Cat。Animal类包含name和age属性，以及一个makeSound方法。Dog和Cat类分别重写makeSound方法，输出对应的叫声。

class Animal {protected String name;protected int age;public Animal(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void makeSound() {System.out.println("Animal makes a sound");}
}
class Dog extends Animal {public Dog(String name, int age) {super(name, age);}@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("Dog says: Bow Wow");}
}
class Cat extends Animal {public Cat(String name, int age) {super(name, age);}@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("Cat says: Meow");}
}
public class Main {public static void main(String[] args) {Animal myAnimal = new Animal("Generic Animal", 1);Animal myDog = new Dog("Tommy", 5);Animal myCat = new Cat("Kitty", 3);myAnimal.makeSound();myDog.makeSound();myCat.makeSound();}
}

题目2：形状类继承体系设计
请设计一个形状类继承体系，包含一个基类Shape，以及三个子类：Circle、Rectangle和Triangle。Shape类包含一个area方法，用于计算面积。Circle、Rectangle和Triangle类分别重写area方法，计算对应形状的面积。

class Shape {public double area() {return 0;}
}
class Circle extends Shape {private double radius;public Circle(double radius) {this.radius = radius;}@Overridepublic double area() {return Math.PI * radius * radius;}
}
class Rectangle extends Shape {private double width;private double height;public Rectangle(double width, double height) {this.width = width;this.height = height;}@Overridepublic double area() {return width * height;}
}
class Triangle extends Shape {private double base;private double height;public Triangle(double base, double height) {this.base = base;this.height = height;}@Overridepublic double area() {return 0.5 * base * height;}
}
public class Main {public static void main(String[] args) {Shape myCircle = new Circle(5);Shape myRectangle = new Rectangle(4, 5);Shape myTriangle = new Triangle(3, 4);System.out.println("Area of Circle: " + myCircle.area());System.out.println("Area of Rectangle: " + myRectangle.area());System.out.println("Area of Triangle: " + myTriangle.area());}
}

题目3：交通工具类继承体系设计
请设计一个交通工具类继承体系，包含一个基类Vehicle，以及三个子类：Car、Bike和Plane。Vehicle类包含一个move方法，用于描述交通工具的移动方式。Car、Bike和Plane类分别重写move方法，描述对应交通工具的移动方式。

class Vehicle {public void move() {System.out.println("This vehicle moves on the ground");}
}
class Car extends Vehicle {@Overridepublic void move() {System.out.println("Car moves on four wheels");}
}
class Bike extends Vehicle {@Overridepublic void move() {System.out.println("Bike moves on two wheels");}
}
class Plane extends Vehicle {@Overridepublic void move() {System.out.println("Plane moves in the air");}
}
public class Main {public static void main(String[] args) {Vehicle myCar = new Car();Vehicle myBike = new Bike();Vehicle myPlane = new Plane();myCar.move();myBike.move();myPlane.move();}
}