Java 基础教学：面向对象编程基础-封装、继承与多态

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 {@Overridepublic 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 soundDog 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 {@Overridepublic 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 barksmyAnimal2.sound(); // 输出: Cat meows}
}

3.4 运行时多态

Java 通过引用类型实现了运行时多态。在上面的例子中，myAnimal1 和 myAnimal2 都是 Animal 类型的引用，但它们实际指向不同的对象（Dog 和 Cat），所以调用 sound() 方法时，会根据对象的真实类型执行不同的代码。

结论

封装、继承和多态是 Java 面向对象编程的核心特性，它们共同提高了代码的可读性、可维护性和可扩展性。在实际开发中，合理运用这些特性可以大幅提升程序的质量和开发效率。希望本文能帮助你更好地理解并应用这些基本概念。