【Java基础】为什么Java不支持多继承

多继承是为了保证子类能够复用不同父类的方法，使用多继承会产生存在菱形继承的问题。C 使用虚继承的方式解决菱形继承问题。在现实生活中，我们真正想要使用多继承的情况并不多。因此在Java中并不允许多继承，但是Java可以通过以多接口的方式实现多继承的功能，即一个子类复用多个父类的方法。当接口中有同名方法时，子类必须重写同名方法。

此外，如果一个类继承了多个父类，那么势必会继承大量的属性和方法，这样会导致类的接口变得十分庞大，难以理解和维护。当尝试去修改父类时，会影响到多个子类，增加了代码的耦合度。

在Java 8以前，接口中是不能有方法的实现的。所以一个类同时实现多个接口的话，也不会出现C 中的歧义问题。因为所有方法都没有方法体，真正的实现还是在子类中的。但是，Java 8中支持了默认函数（default method ），即接口中可以定义一个有方法体的方法了。

而又因为Java支持同时实现多个接口，这就相当于通过implements就可以从多个接口中继承到多个方法了，但是，Java8中为了避免菱形继承的问题，在实现的多个接口中如果有相同方法，就会要求该类必须重写这个方法。

扩展知识

菱形继承问题

假设我们有类B和类C，它们都继承了相同的类A。另外我们还有类D，类D通过多重继承机制继承了类B和类C。

代码语言：plain复制

在上面这个结构中，类A是基类，类B和类C是派生类，而类D从类B和类C继承。如果类B和类C修改了来自A的某个属性或方法，类D在调用该属性或方法时，编译器或运行时环境就不清楚应该使用B的版本还是C的版本，形成了歧义。

C 中的菱形问题

下面是一个C 中的菱形问题例子：

代码语言：cpp复制

#include <iostream>

class A {
public:
    virtual void doSomething() {
        std::cout << "Doing something in An";
    }
};

class B : public A {
public:
    void doSomething() override {
        std::cout << "Doing something in Bn";
    }
};

class C : public A {
public:
    void doSomething() override {
        std::cout << "Doing something in Cn";
    }
};

class D : public B, public C {
    // D现在从两个父类B和C继承了doSomething()方法
};

int main() {
    D d;
    // d.doSomething(); // 这里会引发编译错误，因为编译器不知道应该调用B的doSomething还是C的doSomething
    d.B::doSomething(); // 明确调用B中的doSomething
    d.C::doSomething(); // 明确调用C中的doSomething
    return 0;
}

在上面的代码中，类D继承自类B和类C，而这两个类都覆盖了来自类A的doSomething()方法。在类D的实例d中调用doSomething()方法时，编译器无法决定应该调用B的实现还是C的实现，因为存在二义性。为了解决这个问题，必须明确指出希望调用哪个父类的方法，如d.B::doSomething()或d.C::doSomething()。

在Java中，这个问题通过不允许类多重继承来避免，但可以通过接口实现类似多重继承的效果。当然，如果接口中有相同的默认方法，也需要在实现类中明确指出使用哪个接口中的实现。

C 为了解决菱形继承问题，又引入了虚继承。

在C 中，虚继承是解决菱形问题（或钻石继承问题）的机制。通过虚继承，可以确保被多个类继承的基类只有一个共享的实例。

当两个类（如B和C）从同一个基类（如A）虚继承时，无论这个基类被继承多少次，最终派生类（如D）中只包含一个基类A的实例。下面的C 代码示例展示了虚继承的使用：

代码语言：cpp复制

#include <iostream>

class A {
public:
    int value;
    A() : value(1) {}
};

class B : virtual public A {
    // 使用virtual关键字进行虚继承
};

class C : virtual public A {
    // 使用virtual关键字进行虚继承
};

class D : public B, public C {
    // D从B和C继承，B和C都是从A虚继承而来
};

int main() {
    D d;
    d.value = 2; // 正确，无歧义，因为只有一个A的实例
    std::cout << d.value << std::endl; // 输出2

    B b;
    b.value = 3; // 正确，无歧义
    std::cout << b.value << std::endl; // 输出3

    C c;
    c.value = 4; // 正确，无歧义
    std::cout << c.value << std::endl; // 输出4

    return 0;
}

在这个例子中，class B和class C都是通过关键字virtual从class A那里继承而来的。这意味着在class D中，不管通过B还是C的路径，A只有一个实例，从而解决了因多个实例导致的歧义问题。

虚继承通常涉及到一个额外的开销，因为编译器需要维护虚基类的信息，以确保在运行时可以正确地构造和定位虚基类的实例。因此，只有在需要解决菱形问题时才应该使用虚继承。

因为支持多继承，引入了菱形继承问题，又因为要解决菱形继承问题，引入了虚继承。而经过分析，人们发现我们其实真正想要使用多继承的情况并不多。

所以，在 Java 中，不允许“声明多继承”，即一个类不允许继承多个父类。但是 Java 允许“实现多继承”，即一个类可以实现多个接口，一个接口也可以继承多个父接口。由于接口只允许有方法声明而不允许有方法实现（Java 8之前），这就避免了 C 中多继承的歧义问题。

Java 8中的多继承

Java不支持多继承，但是是支持多实现的，也就是说，同一个类可以同时实现多个接口。

我们知道，在Java 8以前，接口中是不能有方法的实现的。所以一个类同时实现多个接口的话，也不会出现C 中的歧义问题。因为所有方法都没有方法体，真正的实现还是在子类中的。

那么问题来了。

Java 8中支持了默认函数（default method ），即接口中可以定义一个有方法体的方法了。

代码语言：java复制

public interface Pet {

    public default void eat(){
        System.out.println("Pet Is Eating");
    }
}

而又因为Java支持同时实现多个接口，这就相当于通过implements就可以从多个接口中继承到多个方法了，这不就是变相支持了多继承么。

那么，Java是怎么解决菱形继承问题的呢？我们再定义一个哺乳动物接口，也定义一个eat方法。

代码语言：java复制

public interface Mammal {

    public default void eat(){
        System.out.println("Mammal Is Eating");
    }
}

然后定义一个Cat，让他分别实现两个接口：

代码语言：java复制

public class Cat implements Pet,Mammal {

}

这时候，编译期会报错：

error: class Cat inherits unrelated defaults for eat() from types Mammal and Pet

这时候，就要求Cat类中，必须重写eat()方法。

代码语言：java复制

public class Cat implements Pet,Mammal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Cat Is Eating");
    }
}

所以可以看到，Java并没有帮我们解决多继承的歧义问题，而是把这个问题留给开发人员，通过重写方法的方式自己解决。

耦合度增加

由于Java不允许多重继承，在这里使用一个假设性的代码示例来解释如果Java允许多重继承，会发生什么情况。

假设我们有两个父类ClassA和ClassB，它们都有大量的方法和属性：

代码语言：java复制

class ClassA {
    public void methodA1() { /* ... */ }
    public void methodA2() { /* ... */ }
    // ... 更多方法

    public int propertyA1;
    public int propertyA2;
    // ... 更多属性
}

class ClassB {
    public void methodB1() { /* ... */ }
    public void methodB2() { /* ... */ }
    // ... 更多方法

    public int propertyB1;
    public int propertyB2;
    // ... 更多属性
}

现在，我们创建一个类ClassC，它假设性地从ClassA和ClassB中继承：

代码语言：java复制

// 假设的多重继承，在Java中实际上是不允许的
class ClassC extends ClassA, ClassB {
    public void methodC() {
        // ClassC 的特定方法
    }
}

在这个假设的多重继承场景中，ClassC会继承来自ClassA和ClassB的所有方法和属性。这导致了几个问题：

接口庞大：类ClassC的接口变得非常庞大，它包含了ClassA和ClassB所有的方法和属性。这使得ClassC非常复杂，难以理解和使用。
维护困难：由于ClassC依赖于两个父类，任何对ClassA或ClassB的修改都可能影响到ClassC。如果父类中的方法签名发生了变化，或者某些属性被重命名或删除，ClassC都需要做出相应的更新。
冲突解决：如果ClassA和ClassB中有同名的方法或属性，ClassC需要有一种机制来解决这些命名冲突。在C 中，这可以通过指定父类的作用域来解决，但Java避免这种问题的方式是根本不允许多重继承。

代码语言：java复制

class ClassC extends ClassA, ClassB {
    public void methodA1() {
        // 需要解决方法冲突，决定使用 ClassA 的 methodA1
        super(ClassA).methodA1();
    }
    // 假设这样的语法存在，在Java中实际上并不支持
}

这种情况下的代码耦合度非常高，因为ClassC对两个父类都有依赖，修改任何一个父类都可能需要对ClassC进行修改。这样的设计使得系统的可维护性降低，同时也降低了代码的稳定性。

在真实的Java编程中，我们通常使用接口来实现类似多重继承的效果，并通过设计模式如组合（Composition）和接口分离（Interface Segregation）来降低类的复杂性和耦合度。

java c++

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