Kotlin入門(14)繼承的那些事兒

上一篇文章介紹了類對成員的聲明方式與使用過程，從而初步瞭解了類的成員及其運用。不過早在《Kotlin入門(12)類的概貌與構造》中，提到MainActivity繼承自AppCompatActivity，而Kotlin對於類繼承的寫法是「class MainActivity : AppCompatActivity() {}」，這跟Java對比有明顯差別，那麼Kotlin到底是如何定義基類並由基類派生出子類呢？爲廓清這些迷霧，本篇文章就對類繼承的相關用法進行深刻探討。

 

博文《Kotlin入門(13)類成員的衆生相》在演示類成員時屢次重寫了WildAnimal類，這下你興沖沖地準備按照MainActivity的繼承方式，從WildAnimal派生出一個子類Tiger，寫好構造函數的兩個輸入參數，補上基類的完整聲明，敲了如下代碼不由竊喜這麼快就大功告成了：

class Tiger(name:String="老虎", sex:Int = 0) : WildAnimal(name, sex) {
}

誰料編譯器無情地蹦出錯誤提示「The type is final, so it cannot be inherited from」，意思是WildAnimal類是final類型，因此它不容許被繼承。原來Java默認每一個類都能被繼承，除非加了關鍵字final表示終態，纔不能被其它類繼承。Kotlin偏偏相反，它默認每一個類都不能被繼承（至關於Java類被final修飾了），若是要讓某個類成爲基類，則需把該類開放出來，也就是添加關鍵字open做爲修飾。所以，接下來仍是按照Kotlin的規矩辦事，從新寫個採起open修飾的基類，下面即以鳥類Bird進行演示，改寫後的基類代碼框架以下：

open class Bird (var name:String, val sex:Int = 0) {
    //此處暫時省略基類內部的成員屬性和方法
}

如今有了基類框架，還得往裏面補充成員屬性和成員方法，而後給這些成員添加開放性修飾符。就像你們在Java和C++世界中熟知的幾個關鍵字，包括public、protected、private，分別表示公開、只對子類開放、私有。那麼Kotlin體系參照Java世界也給出了四個開放性修飾符，按開放程度從高到低分別是：
public : 對全部人開放。Kotlin的類、函數、變量不加開放性修飾符的話，默認就是public類型。
internal : 只對本模塊內部開放，這是Kotlin新增的關鍵字。對於App開發來講，本模塊即是指App自身。
protected : 只對本身和子類開放。
private : 只對本身開放，即私有。
注意到這幾個修飾符與open同樣都加在類和函數前面，而且都包含「開放」的意思，乍看過去還真有點撲朔迷離，到底open跟四個開放性修飾符是什麼關係？其實也不復雜，open不控制某個對象的訪問權限，只決定該對象可否繁衍開來，說白了，就是公告這個傢伙有沒有資格生兒育女。只有頭戴open帽子的類，才容許做爲基類派生出子類來；而頭戴open帽子的函數，表示它容許在子類中進行重寫。
至於那四個開放性修飾符，則是用來限定容許訪問某對象的外部範圍，通俗地說，就是哪裏的男人能夠娶這個美女。頭戴public的，表示全世界的男人都能娶她；頭戴internal的，表示本國的男人能夠娶她；頭戴protected的，表示本單位以及下屬單位的男人能夠娶她；頭戴private的，表示肥水不流外人田，只有本單位的帥哥才能娶這個美女噢。
由於private的限制太嚴厲了，只對本身開放，甚至都不容許子類染指，因此它跟關鍵字open勢同水火。open表示這個對象能夠被繼承，或者能夠被重載，然而private卻堅定斬斷該對象與其子類的任何關係，所以兩者不能並存。假若在代碼中強行給某個方法同時加上open和private，編譯器只能無奈地報錯「Modifier 'open' is incompatible with 'private'」，意思是open與private不兼容。
按照以上的開放性相關說明，接下來分別給Bird類的類名、函數名、變量名加上修飾符，改寫以後的基類代碼是下面這樣：

//Kotlin的類默認是不能繼承的（即final類型），若是須要繼承某類，則該父類應當聲明爲open類型。
//不然編譯器會報錯「The type is final, so it cannot be inherited from」。
open class Bird (var name:String, val sex:Int = MALE) {
    //變量、方法、類默認都是public，因此通常都把public省略掉了
    //public var sexName:String
    var sexName:String
    init {
        sexName = getSexName(sex)
    }

    //私有的方法既不能被外部訪問，也不能被子類繼承，所以open與private不能共存
    //不然編譯器會報錯：Modifier 'open' is incompatible with 'private'
    //open private fun getSexName(sex:Int):String {
    open protected fun getSexName(sex:Int):String {
        return if(sex==MALE) "公" else "母"
    }

    fun getDesc(tag:String):String {
        return "歡迎來到$tag：這隻${name}是${sexName}的。"
    }

    companion object BirdStatic{
        val MALE = 0
        val FEMALE = 1
        val UNKNOWN = -1
        fun judgeSex(sexName:String):Int {
            var sex:Int = when (sexName) {
                "公","雄" -> MALE
                "母","雌" -> FEMALE
                else -> UNKNOWN
            }
            return sex
        }
    }
}

好不容易鼓搗出來一個正兒八經的鳥兒基類，再來聲明一個它的子類試試，例如鴨子是鳥類的一種，因而下面有了鴨子的類定義代碼：

//注意父類Bird已經在構造函數聲明瞭屬性，故而子類Duck無需重複聲明屬性
//也就是說，子類的構造函數，在輸入參數前面不要再加val和var
class Duck(name:String="鴨子", sex:Int = Bird.MALE) : Bird(name, sex) {
}

子類也能夠定義新的成員屬性和成員方法，或者重寫被聲明爲open的父類方法。比方說性別名稱「公」和「母」通常用於家禽，像公雞、母雞、公鴨、母鴨等等，指代野生鳥類的性別則一般使用「雄」和「雌」，因此定義野生鳥類的時候，就得重寫獲取性別名稱的getSexName方法，把「公」和「母」的返回值改成「雄」和「雌」。方法重寫以後，定義了鴕鳥的類代碼以下所示：

class Ostrich(name:String="鴕鳥", sex:Int = Bird.MALE) : Bird(name, sex) {
    //繼承protected的方法，標準寫法是「override protected」
    //override protected fun getSexName(sex:Int):String {
    //不過protected的方法繼承過來默認就是protected，因此也可直接省略protected
    //override fun getSexName(sex:Int):String {
    //protected的方法繼承以後容許將可見性升級爲public，但不能降級爲private
    override public fun getSexName(sex:Int):String {
        return if(sex==MALE) "雄" else "雌"
    }
}

　　

除了上面講的普通類繼承，Kotlin也存在與Java相似的抽象類，抽象類之因此存在，是由於其內部擁有被abstract修飾的抽象方法。抽象方法沒有具體的函數體，故而外部沒法直接聲明抽象類的實例；只有在子類繼承之時重寫抽象方法，該子類方可正常聲明對象實例。舉個例子，雞屬於鳥類，可公雞和母雞的叫聲是不同的，公雞是「喔喔喔」地叫，而母雞是「咯咯咯」地叫；因此雞這個類的叫喚方法callOut，發出什麼聲音並不肯定，只能先聲明爲抽象方法，連帶着雞類Chicken也變成抽象類了。根據上述的抽象類方案，定義好的Chicken類代碼示例以下：

//子類的構造函數，原來的輸入參數不用加var和val，新增的輸入參數必須加var或者val。
//由於抽象類不能直接使用，因此構造函數沒必要給默認參數賦值。
abstract class Chicken(name:String, sex:Int, var voice:String) : Bird(name, sex) {
    val numberArray:Array<String> = arrayOf("一","二","三","四","五","六","七","八","九","十");
    //抽象方法必須在子類進行重寫，因此能夠省略關鍵字open，由於abstract方法默認就是open類型
    //open abstract fun callOut(times:Int):String
    abstract fun callOut(times:Int):String
}

接着從Chicken類派生出公雞類Cock，指定公雞的聲音爲「喔喔喔」，同時還要重寫callOut方法，明確公雞的叫喚行爲。具體的Cock類代碼以下所示：

class Cock(name:String="雞", sex:Int = Bird.MALE, voice:String="喔喔喔") : Chicken(name, sex, voice) {
    override fun callOut(times: Int): String {
        var count = when {
            //when語句判斷大於和小於時，要把完整的判斷條件寫到每一個分支中
            times<=0 -> 0
            times>=10 -> 9
            else -> times
        }
        return "$sexName$name${voice}叫了${numberArray[count]}聲，原來它在報曉呀。"
    }
}

一樣派生而來的母雞類Hen，也需指定母雞的聲音「咯咯咯」，並重寫callOut叫喚方法，具體的Hen類代碼以下所示：

class Hen(name:String="雞", sex:Int = Bird.FEMALE, voice:String="咯咯咯") : Chicken(name, sex, voice) {
    override fun callOut(times: Int): String {
        var count = when {
            times<=0 -> 0
            times>=10 -> 9
            else -> times
        }
        return "$sexName$name${voice}叫了${numberArray[count]}聲，原來它下蛋了呀。"
    }
}

定義好了callOut方法，外部便可調用Cock類和Hen類的該方法了，調用代碼示例以下：

    //調用公雞類的叫喚方法
    tv_class_inherit.text = Cock().callOut(count++%10)
    //調用母雞類的叫喚方法
    tv_class_inherit.text = Hen().callOut(count++%10)

　　

既然提到了抽象類，就不得不提接口interface。Kotlin的接口與Java同樣是爲了間接實現多重繼承，因爲直接繼承多個類可能存在方法衝突等問題，所以Kotlin在編譯階段就不容許某個類同時繼承多個基類，不然會報錯「Only one class may appear in a supertype list」。因而乎，經過接口定義幾個抽象方法，而後在實現該接口的具體類中重寫這幾個方法，從而間接實現C++多重繼承的功能。
在Kotlin中定義接口須要注意如下幾點：
一、接口不能定義構造函數，不然編譯器會報錯「An interface may not have a constructor」；
二、接口的內部方法一般要被實現它的類進行重寫，因此這些方法默認爲抽象類型；
三、與Java不一樣的是，Kotlin容許在接口內部實現某個方法，而Java接口的全部內部方法都必須是抽象方法；
Android開發最多見的接口是控件的點擊監聽器View.OnClickListener，其內部定義了控件的點擊動做onClick，相似的還有長按監聽器View.OnLongClickListener、選擇監聽器CompoundButton.OnCheckedChangeListener等等，它們無一例外都定義了某種行爲的事件處理過程。對於本文的鳥類例子而言，也可經過一個接口定義鳥兒的常見動做行爲，譬如鳥兒除了叫喚動做，還有飛翔、游泳、奔跑等等動做，有的鳥類擅長飛翔（如大雁、老鷹），有的鳥類擅長游泳（如鴛鴦、鸕鶿），有的鳥類擅長奔跑（如鴕鳥、鴯鶓）。所以針對鳥類的飛翔、游泳、奔跑等動做，便可聲明Behavior接口，在該接口中定義幾個行爲方法如fly、swim、run，下面是一個定義好的行爲接口代碼例子：

//Kotlin與Java同樣不容許多重繼承，即不能同時繼承兩個類（及以上類），
//不然編譯器報錯「Only one class may appear in a supertype list」，
//因此仍然須要接口interface來間接實現多重繼承的功能。
//接口不能帶構造函數（那樣就變成一個類了），不然編譯器報錯「An interface may not have a constructor」
//interface Behavior(val action:String) {
interface Behavior {
    //接口內部的方法默認就是抽象的，因此不加abstract也能夠，固然open也能夠不加
    open abstract fun fly():String
    //好比下面這個swim方法就沒加關鍵字abstract，也無需在此處實現方法
    fun swim():String
    //Kotlin的接口與Java的區別在於，Kotlin接口內部容許實現方法，
    //此時該方法不是抽象方法，就不能加上abstract，
    //不過該方法依然是open類型，接口內部的全部方法都默認是open類型
    fun run():String {
        return "大多數鳥兒跑得並不像樣，只有鴕鳥、鴯鶓等少數鳥類才擅長奔跑。"
    }
    //Kotlin的接口容許聲明抽象屬性，實現該接口的類必須重載該屬性，
    //與接口內部方法同樣，抽象屬性前面的open和abstract也可省略掉
    //open abstract var skilledSports:String
    var skilledSports:String
}

那麼其餘類實現Behavior接口時，跟類繼承同樣把接口名稱放在冒號後面，也就是說，Java的extends和implement這兩個關鍵字在Kotlin中都被冒號取代了。而後就像重寫抽象類的抽象方法同樣，重寫該接口的抽象方法，以鵝的Goose類爲例，重寫接口方法以後的代碼以下所示：

class Goose(name:String="鵝", sex:Int = Bird.MALE) : Bird(name, sex), Behavior {
    override fun fly():String {
        return "鵝能飛一點點，但飛不高，也飛不遠。"
    }

    override fun swim():String {
        return "鵝，鵝，鵝，曲項向天歌。白毛浮綠水，紅掌撥清波。"
    }

    //由於接口已經實現了run方法，因此此處能夠不用實現該方法，固然你要實現它也行。
    override fun run():String {
        //super用來調用父類的屬性或方法，因爲Kotlin的接口容許實現方法，所以super所指的對象也能夠是interface
        return super.run()
    }

    //重載了來自接口的抽象屬性
    override var skilledSports:String = "游泳"
}

這下大功告成，Goose類聲明的羣鵝不但具有鳥類的基本功能，並且能飛、能遊、能跑，活脫脫一隻栩栩如生的大白鵝呀：

    btn_interface_behavior.setOnClickListener {
        tv_class_inherit.text = when (count++%3) {
            0 -> Goose().fly()
            1 -> Goose().swim()
            else -> Goose().run()
        }
    }

　　

總結一下，Kotlin的類繼承與Java相比有所不一樣，首先Kotlin的類默認不可被繼承，如需繼承則要添加open聲明；而Java的類默認是容許被繼承的，只有添加final聲明才表示不能被繼承。其次，Kotlin除了常規的三個開放性修飾符public、protected、private，另外增長了修飾符internal表示只對本模塊開放。再次，Java的類繼承關鍵字extends，以及接口實現關鍵字implement，在Kotlin中都被冒號所取代。最後，Kotlin容許在接口內部實現某個方法，而Java接口的內部方法只能是抽象方法。

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