繼承 (inheritance) 是讓類別 (class) 能從已經定義好的類別擴充功能，多型 (polymorphism) 則是讓物件在繼承關係之下，讓物件的型態可以有通用性

「繼承」的英文動詞原文為 inherit ，程式設計社群長久以來都翻譯成「繼承」，這裡沿用社群的習慣。然而「繼承」的中文隱含上一代死去，下一代得到上一代的東西、權利的意思，英文 inherit 卻是泛指什麼得到什麼，因此遺傳也可以用 inherit ，物件導向中的「繼承」比較接近遺傳的意思，因為程式執行的當下，父、子物件都是並存的。

繼承的寫法是在類別名稱用關鍵字 extends ，之後再接所繼承的類別名稱，例如

public class Elephant extends Animal {

這樣 Elephant 類別就繼承了 Animal 類別。

在繼承關係中，繼承自其他類別的類別稱之為子類別 (subclass) ，像是 Elephant 就是 Animal 的子類別，而被繼承的類別稱之為父類別 (superclass) ，像是 Animal 就是 Elephant 的父類別。

以下為 Animal 類別的完整程式碼

/*
 * 檔名：Animal.java
 * 作者：張凱慶
 * 網站：http://kaiching.org
 */
package classdemo06;

public class Animal {
    protected String name;
    
    public Animal() {
        this.name = "動物";
    }

    public Animal(String s) {
        this.name = s;
    }

    public void speak() {
        System.out.println("哈囉，我是" + this.name);
    }
}

裡頭定義一個 protected 屬性 (field) ，字串 (string) name

protected String name;

這裡 protected 的屬性可以被子類別繼承， private 則不行。

下面定義兩個 public 的建構子 (constructor)

public Animal() {
    this.name = "動物";
}

public Animal(String s) {
    this.name = s;
}

這叫做多載 (overloading) ，建構子可以多載，方法 (method) 也可以多載，多載是指可以提供不同參數列給相同名稱的建構子或方法，使得呼叫的時候可以用不同的參數 (parameter) 進行設定。

然後最後是 public 的 speak() 方法

public void speak() {
    System.out.println("哈囉，我是" + this.name);
}

speak() 方法印出欄位 name ， public 的成員在存取上完全沒有限制，因此 public 都會被子類別繼承。

以下是子類別 Elephant

/*
 * 檔名：Elephant.java
 * 作者：張凱慶
 * 網站：http://kaiching.org
 */
package classdemo06;

public class Elephant extends Animal {
    public Elephant() {
        this.name = "大象";
    }
}

另一個子類別 Mouse

/*
 * 檔名：Mouse.java
 * 作者：張凱慶
 * 網站：http://kaiching.org
 */
package classdemo06;

public class Mouse extends Animal {
    public Mouse() {
        this.name = "老鼠";
    }
}

Elephant 及 Mouse 都繼承自 Animal ，這裡只有定義兩者各自的建構子， Elephant() 將 name 設定為 "大象" ， Mouse() 則是設定為 "老鼠" 。

然後執行部分放在 ClassDemo06 類別

/*
 * 檔名：ClassDemo06.java
 * 作者：張凱慶
 * 網站：http://kaiching.org
 */
package classdemo06;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ClassDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        List<Animal> animal_list = new ArrayList<Animal>();
        animal_list.add(new Animal());
        animal_list.add(new Elephant());
        animal_list.add(new Mouse());
        for (Animal item:animal_list) {
            item.speak();
        }
    }
}

注意這個專案是先在 NetBeans 建立 ClassDemo06 專案，然後再加入 Animal 、 Elephant 、 Mouse 等類別檔案。

首先引入 ArrayList 與 List

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

關鍵字 import 用來引入 Java API 中的類別，這裡 ArrayList 與 List 是在 java.util 之中，如果類別是在 java.lang ，例如 String 類別就不需要使用關鍵字 import 引入。

底下就用到這兩個類別

List<Animal> animal_list = new ArrayList<Animal>();

這裡 animal_list 是 List 型態， List 是 ArrayList 實作的介面， List 之後用角括弧圍住 Animal 型態名稱，這是設定 List 裡頭的元素必須是 Animal 或 Animal 的子類別。

等號右邊用關鍵字 new 建立 ArrayList 型態的物件，由於 ArrayList 實作 List 介面，因此 ArrayList 屬於 List 型態，這裡 ArrayList 後面也是用 角括弧圍住 Animal 型態名稱，表示 animal_list 包含的是 Animal 型態的物件。

角括弧的寫法是泛型 (generics) 程式設計的概念，也就是在定義時先不明確設定型態，由建立實體物件時再實際設定。

ArrayList 是類似陣列 (array) 的資料型態，相較陣列有更多好用的方法。

繼續用 add() 方法將 Animal 、 Elephant 、 Mouse 等物件加入 animal_list

animal_list.add(new Animal());
animal_list.add(new Elephant());
animal_list.add(new Mouse());

最後用 for 迴圈呼叫每一個物件的 speak() 方法

for (Animal item:animal_list) {
    item.speak();
}

這裡就用到了多型的觀念，由於 Elephant 跟 Mouse 兩個類別都繼承自 Animal 類別，因此在使用像是 ArrayList 的時候，就可以在宣告時用 Animal 替代 Elephant 或 Mouse 。

執行結果如下

其實繼承、多型、泛型等等的程式設計概念，真的要講清楚都是大部頭的書，這裡先了解程式碼中出現什麼是什麼概念就好了，下一個單元繼續介紹介面 (interface) 與套件。

相關教學影片

• 第五堂課 類別與物件導向程式設計：繼承、改寫與多型 ⇨ YouTube 頁面連結