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类与类之间的关系详解

news 2025/5/3 6:48:35

Java 类与类之间的关系详解

在面向对象编程中，类与类之间的关系主要分为以下6种，每种关系都有其特定的语义和实现方式：

1. 继承（Inheritance）

定义

"is-a"关系：子类是父类的一种特殊形式
通过 extends 关键字实现

特点

子类继承父类的属性和方法
Java 是单继承（一个类只能继承一个父类）
支持方法重写（Override）

代码示例

class Animal {void eat() { System.out.println("Eating..."); }
}class Dog extends Animal {  // Dog is-a Animalvoid bark() { System.out.println("Barking..."); }
}

UML表示

2. 实现（Implementation）

定义

类与接口之间的关系
通过 implements 关键字实现

特点

一个类可以实现多个接口
必须实现接口中所有抽象方法（Java 8+ 允许默认方法）

代码示例

interface Swimmable {void swim();
}class Fish implements Swimmable {  // Fish implements Swimmablepublic void swim() {System.out.println("Fish swimming");}
}

UML表示

3. 关联（Association）

定义

"has-a"关系：一个类知道另一个类的存在（长期关系）
可以是单向或双向

类型

类型	描述	生命周期依赖
单向关联	A→B（A知道B，B不知道A）	无
双向关联	A↔B（互相知道）	无

代码示例

class Teacher {private List<Student> students;  // Teacher has Students
}class Student {private Teacher teacher;  // Student has a Teacher (双向)
}

UML表示

4. 聚合（Aggregation）

定义

弱"has-a"关系：整体与部分可独立存在
通过成员变量实现，通常通过构造函数或setter注入

特点

部分可以属于多个整体
整体销毁时部分不一定销毁

代码示例

class Department {private List<Professor> professors;  // Department has Professors
}class Professor { /*...*/ }  // Professor可以独立存在

UML表示

5. 组合（Composition）

定义

强"has-a"关系：部分不能脱离整体存在
整体负责部分的生命周期

特点

部分只能属于一个整体
整体销毁时部分必须销毁

代码示例

class Car {private Engine engine;  // Car has-an Engine (组合)public Car() {this.engine = new Engine();  // Engine随Car创建/销毁}
}class Engine { /*...*/ }

UML表示

6. 依赖（Dependency）

定义

临时性关系：一个类的变化可能影响另一个类
最弱的关系，表现为：
- 方法参数
- 局部变量
- 静态方法调用

特点

临时性耦合
不需要长期持有对象引用

代码示例

class ReportGenerator {void generate(Data data) {  // 依赖Data类Formatter formatter = new Formatter();  // 依赖Formatter类// ...}
}

UML表示

关系对比总结

关系类型	关键词	生命周期	UML箭头	示例
继承	`extends`	强	`▷`	`Dog` → `Animal`
实现	`implements`	强	`▷`虚线	`Fish` → `Swimmable`
关联	成员变量	长期	`→`	`Teacher` → `Student`
聚合	成员变量	独立	`◇→`	`Department` → `Professor`
组合	成员变量	同生共死	`◆→`	`Car` → `Engine`
依赖	临时使用	短暂	`⤳`虚线	`Report` ⤳ `Data`