分类的结构和加载时机

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2023-09-17 13:21:19

分类：Java中类的一个特殊变体

在Java编程的世界中，类是构成代码的基本单元。它们允许我们将数据和行为打包在一起，从而使代码更易于组织和维护。但是，还有一种鲜为人知的类类型，称为“分类”，它以一种独特的方式扩展了类的概念。

分类的解剖：一个类中的类

从结构上看，分类本质上就是一个结构体，它拥有与普通类相似的组成部分。它包括分类头（定义了分类的名称和属性）、分类体（包含分类的成员）以及分类方法表（一个内部数据结构，存储所有成员函数的地址）。

分类的诞生：提前加载

与类在运行时加载不同，分类在编译时就已加载。当编译器遇到分类引用时，它会预加载分类头，以便在后续编译过程中进行引用。然后，在解析阶段，编译器会仔细研究分类的结构，在验证阶段检查其有效性，最后在代码生成阶段将其转换为字节码。

分类与类的关系：继承的纽带

分类和类之间存在着一种紧密的联系，即继承。分类充当类的子类，这意味着它继承了父类的所有成员变量和函数。这为分类提供了一个强大的基础，使其能够访问和使用父类的所有功能。同时，分类还可以定义自己的成员，以扩展或修改父类的行为，例如通过重写父类的函数以提供不同的实现。

分类的用途：代码组织与更强大

分类在Java编程中有着广泛的用途。它们可以帮助我们：

组织代码： 将相关的代码分组到分类中，使代码更易于理解和维护。
重用代码： 通过继承实现代码重用，使我们能够利用现有分类的成员。
隐藏信息： 使用访问权限修饰符控制对分类成员的访问，从而保护数据安全和完整性。
实现多态性： 利用子类以不同方式实现相同方法的能力，提供更灵活和可扩展的代码。

代码示例：一个简单的分类

以下是使用分类的代码示例：

// 父类
class Shape {
    private int width;
    private int height;

    public Shape(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public int getArea() {
        return width * height;
    }
}

// 子类
class Rectangle extends Shape {
    public Rectangle(int width, int height) {
        super(width, height);
    }

    @Override
    public int getArea() {
        return width * height * 2; // 覆盖父类的方法
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Shape(5, 10);
        Rectangle rectangle = new Rectangle(5, 10);

        System.out.println("Shape area: " + shape.getArea()); // 输出：50
        System.out.println("Rectangle area: " + rectangle.getArea()); // 输出：100
    }
}