Java 基础教学：面向对象编程基础-封装、继承与多态

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发布于 2024-11-01 08:04:10

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面向对象编程（OOP）是现代编程的重要范式，Java 语言提供了丰富的 OOP 特性，主要包括封装、继承和多态。本文将详细讲解这三个概念及其实现方式，并提供相应的代码示例。

1. 封装

1.1 概念

封装是将对象的状态（属性）和行为（方法）结合在一起，并限制对这些内部细节的直接访问。这有助于保护对象的完整性，同时也提供了一种使用对象的简洁方式。

1.2 实现方式

在 Java 中，封装通常通过以下方式实现：

使用 private 关键字将类的属性设为私有，禁止外部直接访问。
提供 public 的 getter 和 setter 方法，以控制对私有属性的访问。

1.3 示例

public class Person {
    // 私有属性
    private String name;
    private int age;

    // 构造函数
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // Getter 方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    // Setter 方法
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    // Getter 方法
    public int getAge() {
        return age;
    }

    // Setter 方法
    public void setAge(int age) {
        if (age > 0) { // 确保年龄有效
            this.age = age;
        }
    }
}

2. 继承

2.1 概念

继承是面向对象编程中的一种机制，通过它一个类可以继承另一个类的属性和方法，从而实现代码的重用和扩展。

2.2 特点

父类和子类：子类继承父类，子类自动拥有父类的所有非私有成员。
使用 extends 关键字：通过 extends 关键字定义子类。

2.3 方法重写

子类可以重写父类的方法，以提供特定的实现。这是实现多态的重要基础。

2.4 示例

// 父类
public class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("Animal makes a sound");
    }
}

// 子类
public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal = new Animal();
        myAnimal.sound(); // 输出: Animal makes a sound

        Dog myDog = new Dog();
        myDog.sound(); // 输出: Dog barks
    }
}

3. 多态

3.1 概念

多态是指不同对象可以以相同的方式调用同一方法，但具体执行的行为可以根据对象的实际类型而不同。这种特性使得代码更具灵活性和可扩展性。

3.2 应用

多态通常通过方法重写和父类引用指向子类对象来实现。

3.3 示例

public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Cat meows");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal1 = new Dog();
        Animal myAnimal2 = new Cat();

        myAnimal1.sound(); // 输出: Dog barks
        myAnimal2.sound(); // 输出: Cat meows
    }
}