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✨专栏：《Java SE语法》

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文章目录

  • 1. 封装
    • 1.1 封装的概念
    • 1.2 为什么封装
    • 1.3 封装的实现步骤
  • 2. 继承
    • 2.1 继承的概念
    • 2.2 继承的格式
    • 2.3 为什么继承
    • 2.4 继承类型
    • 2.5 继承特性
    • 2.6 super 与 this 关键字
    • 2.7 final 关键字
  • 3. 多态
    • 3.1 多态的概念
    • 3.2 多态的优点
    • 3.3 多态存在的三个必要条件
    • 3.4 instanceof 关键字

面向对象三大特性：封装、继承和多态。

1. 封装

1.1 封装的概念

在面向对象程式设计方法中，封装（英语：Encapsulation）是指一种将抽象性函式接口的实现细节部份包装、隐藏起来的方法。
封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。
要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。
封装最主要的功能在于我们能修改自己的实现代码，而不用修改那些调用我们代码的程序片段。
适当的封装可以让程式码更容易理解与维护，也加强了程式码的安全性。

1.2 为什么封装

封装的目的是保护数据的安全和完整性，同时隐藏数据的实现细节，提高代码的可维护性和可扩展性，具体有以下几个方面的好处：

  • 良好的封装能够减少耦合。
  • 类内部的结构可以自由修改。
  • 可以对成员变量进行更精确的控制。
  • 隐藏信息，实现细节。

1.3 封装的实现步骤

  1. 修改属性的可见性来限制属性的访问（用private来修饰），如：

    public class Test {private String name;private int age;}

    这段代码中，将name 和 age 属性设置为私有的，只有在本类中被访问，其他类访问不了，就实现对信息的隐藏。

  2. 对每个值属性提供对外的公共方法访问，也就是创建一对赋取值方法，用于对私有属性的访问，例如：

    public class Test {private String name;private int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}}

    采用 this 关键字是为了解决实例变量和局部变量之间发生的同名的冲突。

2. 继承

2.1 继承的概念

继承是 java 面向对象编程技术的一块基石，因为它允许创建分等级层次的类。

继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

生活中的继承

兔子和羊属于食草动物，狮子和老虎属于食肉动物。

食草动物和食肉动物又是属于动物。

所有的继承需要符合的关系：is-a，父类更通用，子类更具体。

虽然食草动物和食肉动物都是属于动物，但是两者的属性和行为上有差别，所以子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性。

2.2 继承的格式

在 Java 中通过关键字 extends 来声明一个类是从另一个类继承而来的，一般格式如下：

class 父类 {}class 子类 extends 父类 {}

2.3 为什么继承

接下来我们通过实例的说明这个需求。

开发动物类，其中动物分别为狗和猫，要求如下：

  • 狗：属性（姓名，颜色），方法（吃，叫）
  • 猫：属性（姓名，颜色），方法（吃，叫）
class Dog{private String name;private String color;public void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃...");}public void cry() {System.out.println(this.name + "正在叫...");}}
class Cat {private String name;private String color;public void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃...");}public void cry() {System.out.println(this.name + "正在叫...");}}

从这两段代码可以看出来，代码存在重复了，导致后果就是代码量大且臃肿，而且维护性不高(维护性主要是后期需要修改的时候，就需要修改很多的代码，容易出错)，所以要从根本上解决这两段代码的问题，就需要继承，将两段代码中相同的部分提取出来组成 一个父类：

class Animal {private String name;private String color;public Animal(String name, String color) {this.name = name;this.color = color;}public void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃...");}public void cry() {System.out.println(this.name + "正在叫...");}}

这个Animal类就可以作为一个父类，然后狗类和猫类继承这个类之后，就具有父类当中的属性和方法，子类就不会存在重复的代码，维护性也提高，代码也更加简洁，提高代码的复用性（复用性主要是可以多次使用，不用再多次写同样的代码） 继承之后的代码：

  • 狗类
class Dog extends Animal{ public Dog(String name , String color) { super(name, color); }}
  • 猫类
class Cat extends Animal {public Cat(String name , String color) {super(name, color);}}

2.4 继承类型

Java 中不支持多继承，但支持多重继承。

2.5 继承特性

  • 子类拥有父类非 private 的属性、方法。
  • 子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
  • 子类可以用自己的方式实现父类的方法。
  • Java 的继承是单继承，但是可以多重继承，单继承就是一个子类只能继承一个父类，多重继承就是，例如 A 类继承 B 类，B 类继承 C 类，所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类，B 类是 A 类的父类，这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。
  • 提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。

2.6 super 与 this 关键字

super关键字：我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类

this关键字：指向自己的引用。

class Animal {void eat() {System.out.println("animal : eat");}}class Dog extends Animal {void eat() {System.out.println("dog : eat");}void eatTest() {this.eat(); // this 调用自己的方法super.eat();// super 调用父类方法}}public class Test {public static void main(String[] args) {Animal a = new Animal();a.eat();Dog d = new Dog();d.eatTest();}}// 运行结果//animal : eat//dog : eat//animal : eat

2.7 final 关键字

final关键字声明类可以把类定义为不能继承的，即最终类；或者用于修饰方法，该方法不能被子类重写；

  • 声明类
final class 类名 {// 类体}
  • 声明方法
访问限定符 final 返回值类型 方法名(){// 方法体}

注意：实例变量也可以被定义为final，被定义为final 的变量不能被修改。被声明为final 的类的方法自动声明为final，但是实例变量并不是final。

3. 多态

3.1 多态的概念

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：

多态性是对象多种表现形式的体现。

同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

3.2 多态的优点

  • 消除类型之间的耦合关系
  • 可替换性
  • 可扩充性
  • 接口性
  • 灵活性
  • 简化性

3.3 多态存在的三个必要条件

  1. 继承

  2. 重写

    重写：子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写，返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写。

    重写的好处：在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

    class Animal {public void eat() {System.out.println("正在吃...");}}class Dog extends Animal {public void eat() {System.out.println("狗正在吃狗粮...");}}class Bird extends Animal {public void eat() {System.out.println("鸟正在吃鸟粮...");}}public class Test1 {public static void fun(Animal animal) {animal.eat();}public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();fun(dog);Bird bird = new Bird();fun(bird);}}// 运行结果狗正在吃狗粮...鸟正在吃鸟粮...

    重写（覆盖）的规则：

    • 方法名相同
    • 参数列表相同【顺序、个数、类型】
    • 返回值相同

  3. 父类引用指向子类对象

比如：

Animal dog = new Dog();

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法。

多态的好处：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

以下是多态的例子：

abstract class Animal {abstract void eat();}class Cat extends Animal {public void eat() {System.out.println("吃鱼");}public void work() {System.out.println("抓老鼠");}}class Dog extends Animal {public void eat() {System.out.println("吃骨头");}public void work() {System.out.println("看家");}}// 测试类public class Test { public static void show(Animal a){a.eat();// 类型判断if (a instanceof Cat){// 猫做的事情 Cat c = (Cat)a;c.work();} else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 Dog c = (Dog)a;c.work();}}public static void main(String[] args) {show(new Cat());// 以 Cat 对象调用 show 方法show(new Dog());// 以 Dog 对象调用 show 方法Animal a = new Cat();// 向上转型: 子类对象 -> 父类对象 a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eatCat c = (Cat)a;// 向下转型: 父类对象 -> 子类对象c.work();// 调用的是 Cat 的 work} }// 运行结果吃鱼抓老鼠吃骨头看家吃鱼抓老鼠

3.4 instanceof 关键字

Java中可以使用instanceof 关键字判断对象是否是某个类的实例，语法格式如下：

对象 instanceof 类

在上述格式中，如果对象是指定类的实例对象，则返回true，否则返回false。

class Animal {public String name;public int age;public Animal(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃...");}}class Dog extends Animal {public String color;public Dog(String name, int age,String color) {super(name,age);this.color = color;}public void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃狗粮...");}public void barks() {System.out.println(this.name + "正在旺旺叫...");}}class Bird extends Animal {public Bird(String name, int age) {super(name, age);}public void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃鸟粮...");}public void fly() {System.out.println(this.name + "正在飞...");}}public class Test1 {public static void main(String[] args) {Animal animal1 = new Dog("旺财",10,"黄色");if (animal1 instanceof Bird){ // 判断 dog对象是否是Bird类的实例 如果是则实例化对象，否则打印hellBird bird2 = (Bird)animal1;bird2.fly();}else {System.out.println("hell");}}}