【java第19集】java面向对象编程详解

Java的面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）是Java语言的核心思想，其核心目标是通过类和对象的抽象，将复杂的现实问题分解为可管理的模块化代码。以下是Java面向对象思想的详细介绍：

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一、面向对象的核心思想

面向对象编程（OOP）的三大核心特性是：

1. 封装（Encapsulation）
2. 继承（Inheritance）
3. 多态（Polymorphism）

这三大特性共同构成了Java程序设计的基础，帮助开发者构建模块化、可复用和易维护的代码。

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二、类与对象

1. 类（Class）

• 定义：类是对象的模板，描述了一类事物的属性（数据）和行为（方法）。
• 特点：类是抽象的，例如“人类”是一个类，包含属性（如姓名、年龄）和行为（如吃饭、走路）。

2. 对象（Object）

• 定义：对象是类的具体实例，是实际存在的个体。
• 特点：对象是具体的，例如“张三”是“人类”的一个实例。

3. 代码示例

// 定义类
public class Person {// 属性（字段）private String name;private int age;// 构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// 行为（方法）public void eat() {System.out.println(name + " is eating.");}
}// 创建对象
public class Main {public static void main(String[] args) {Person person = new Person("Alice", 25);person.eat(); // 调用对象的方法}
}

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三、封装（Encapsulation）

1. 定义

• 将对象的数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑在一起，并通过访问控制符（private、public等）限制外部对内部实现的直接访问。

2. 核心思想

• 隐藏实现细节：外部只能通过公开的接口（getter/setter）与对象交互，而无需了解内部实现。
• 数据保护：防止非法操作导致数据不一致。

3. 代码示例

public class BankAccount {// 私有属性：外部无法直接访问private double balance;// 公开的getter/setterpublic double getBalance() {return balance;}public void deposit(double amount) {if (amount > 0) {balance += amount;} else {System.out.println("存款金额必须为正数");}}
}

4. 应用场景

• 安全性要求高的场景：如银行账户、用户权限管理。
• 简化接口设计：通过封装减少外部依赖。

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四、继承（Inheritance）

1. 定义

• 子类通过继承父类，可以复用父类的属性和方法，从而实现代码复用和扩展。

2. 核心思想

• 代码复用：避免重复编写相同功能的代码。
• 层次化设计：通过继承构建类的层次结构（如动物类 → 狗类 → 哈士奇类）。

3. 代码示例

// 父类
public class Animal {public void eat() {System.out.println("Animal is eating.");}
}// 子类继承父类
public class Dog extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("Dog is eating bones.");}public void bark() {System.out.println("Dog is barking.");}
}// 使用继承
public class Main {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();dog.eat();   // 调用子类重写的方法dog.bark();  // 调用子类特有方法}
}

4. 关键字

• extends：用于类的继承。
• super：调用父类的构造方法或方法。

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五、多态（Polymorphism）

1. 定义

• 同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和行为。
• 核心思想：通过方法重写和动态绑定实现灵活性。

2. 多态的类型

1. 编译时多态（静态多态）：方法重载（Overloading）。同一个类中可以有多个同名方法，只要它们的参数列表不同（参数类型、数量或顺序）。
2. 运行时多态（动态多态）：方法重写（Overriding）和父类引用指向子类对象。子类继承父类方法，方法相同，参数类型一样。

3. 代码示例

// 方法重写实现多态
public class Animal {public void sound() {System.out.println("Animal makes a sound.");}
}public class Cat extends Animal {@Overridepublic void sound() {System.out.println("Cat meows.");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Animal myAnimal = new Cat(); // 父类引用指向子类对象myAnimal.sound(); // 输出 "Cat meows."}
}

4. 应用场景

• 通用接口设计：如支付系统中的 PayStrategy 接口，支持多种支付方式（支付宝、微信）。
• 框架开发：如 Java 的集合框架（List 接口的多种实现类）。

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六、抽象类（Abstract Class）

• 定义：包含抽象方法（没有实现的方法）的类，不能直接实例化。

• 用途：作为其他类的基类，强制子类实现特定方法。

• 代码示例：

  public abstract class Shape {public abstract double area(); // 抽象方法
  }public class Circle extends Shape {private double radius;public Circle(double radius) {this.radius = radius;}@Overridepublic double area() {return Math.PI * radius * radius;}
  }
  

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七、接口（Interface）

• 定义：接口是比抽象类更抽象的“类”，可以包含常量、抽象方法和默认方法。

• 用途：实现多重继承（Java 不支持类的多继承，但一个类可以实现多个接口）。

• 代码示例：

  public interface Flyable {void fly(); // 抽象方法
  }public class Bird implements Flyable {@Overridepublic void fly() {System.out.println("Bird is flying.");}
  }
  

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八、构造方法（Constructor）

• 特点：

  • 与类名相同，无返回值。
  • 用于初始化对象。
  • 可以重载（多个构造方法）。

• 代码示例：

  public class Student {private String name;private int age;// 无参构造方法public Student() {}// 有参构造方法public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}
  }
  

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九、this 和 super 关键字

• this：指向当前对象的引用，用于区分成员变量和局部变量。
• super：指向父类对象的引用，用于调用父类的构造方法或方法。
• 代码示例：

  public class Parent {public Parent() {System.out.println("Parent constructor");}
  }public class Child extends Parent {public Child() {super(); // 调用父类构造方法System.out.println("Child constructor");}
  }
  

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总结

Java的面向对象思想通过类和对象的抽象，将现实世界的问题转化为程序中的模块化设计。其核心特性（封装、继承、多态）和工具（接口、抽象类、访问控制）共同提升了代码的复用性、可维护性和扩展性。

• 面向对象开发优势
  • 代码复用：通过继承和组合减少重复代码。
  • 安全性：封装保护数据，防止非法访问。
  • 灵活性：多态支持动态行为，适应不同场景。
  • 可维护性：模块化设计便于调试和升级。