类与类之间的关系详解

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：

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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记忆技巧

“继承实现是垂直，关联聚合组合横，
依赖关系最短暂，箭头方向要分清。”

1. 垂直关系（类层级）：

   • 继承（实线三角）
   • 实现（虚线三角）

2. 水平关系（对象协作）：

   • 关联（普通箭头）
   • 聚合（空心菱形）
   • 组合（实心菱形）

3. 临时关系：

   • 依赖（虚线箭头）

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面试常见问题

1. 聚合和组合有什么区别？

   • 聚合：部分可独立存在（如大学和教师）
   • 组合：部分必须随整体销毁（如汽车和发动机）

2. 为什么优先使用组合而不是继承？

   • 组合更灵活（运行时可改变），避免继承的脆弱性

3. 依赖和关联如何选择？

   • 需要长期持有用关联，临时使用用依赖