Java面向对象

简介: 本文深入讲解了Java面向对象编程(OOP)的四大特性:封装、继承、多态与抽象,以及方法的设计与使用。通过示例展示了如何用类和对象组织代码,提升程序的可维护性与扩展性。

“编程的本质,是用抽象的方式解决问题。”

Java 作为一门纯面向对象的编程语言,其核心思想就是:万物皆对象,一切皆可封装

本文将带你深入理解 面向对象(OOP)的四大特性方法(Method)的设计与使用,助你写出更优雅、更专业的 Java 代码。


📌 为什么学习面向对象?

在学习语法之后,你可能会问:

“我可以用 iffor数组 写程序,为什么还要学面向对象?”

答案是:为了写出更清晰、更易维护、更可扩展的代码

想象一下:

  • 如果你要开发一个“学生管理系统”,你会用一堆变量(name1, age1, score1...)来表示学生吗?
  • 如果要添加“老师”、“课程”呢?代码会变得混乱不堪。

而面向对象,让你可以用 类(Class)对象(Object) 来组织数据和行为,让程序结构更清晰。


一、面向对象编程(OOP)四大特性

Java 的面向对象编程基于四大核心特性:封装、继承、多态、抽象。我们逐个解析。


1. 封装(Encapsulation):隐藏细节,暴露接口

“把不该别人看到的东西藏起来,只提供安全的访问方式。”

✅ 什么是封装?

  • 将数据(属性)和操作数据的方法(行为)封装在一个类中
  • 使用访问修饰符(private, protected, public)控制访问权限

✅ 示例:学生类

public class Student {
    // 私有属性:外部无法直接访问
    private String name;
    private int age;
    private double score;
    // 公共方法:提供访问和修改的“安全通道”
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        if (name != null && !name.trim().isEmpty()) {
            this.name = name;
        } else {
            System.out.println("姓名不能为空!");
        }
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        if (age >= 0 && age <= 150) {
            this.age = age;
        } else {
            System.out.println("年龄必须在 0-150 之间!");
        }
    }
    // 行为方法
    public void study() {
        System.out.println(name + " 正在努力学习,当前成绩:" + score);
    }
}

✅ 封装的好处

  • 安全性:防止非法数据(如年龄为 -5)
  • 可维护性:修改内部逻辑不影响外部调用
  • 复用性:一个类可以被多个地方使用

💡 原则属性私有化,提供 getter/setter 方法


2. 继承(Inheritance):代码复用的“家族传承”

“子承父业,站在巨人的肩膀上。”

✅ 什么是继承?

  • 一个类(子类)可以继承另一个类(父类)的属性和方法
  • 使用 extends 关键字实现

✅ 示例:人 → 学生 / 老师

// 父类
public class Person {
    protected String name;
    protected int age;
    public void eat() {
        System.out.println(name + " 正在吃饭");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + " 正在睡觉");
    }
}
// 子类
public class Student extends Person {
    private double score;
    public void study() {
        System.out.println(name + " 正在学习,成绩:" + score);
    }
}
public class Teacher extends Person {
    private String subject;
    public void teach() {
        System.out.println(name + " 正在讲授 " + subject);
    }
}

✅ 使用

Student s = new Student();
s.name = "张三";  // 可访问 protected 属性
s.eat();          // 继承自父类
s.study();        // 自身方法

✅ 继承的好处

  • 代码复用:避免重复写 nameageeat()
  • 扩展性:子类可以添加新功能
  • 多态基础:为多态提供支持

⚠️ 注意:Java 只支持单继承(一个类只能继承一个父类),但可以通过接口实现多继承效果。


3. 多态(Polymorphism):同一操作,不同行为

“同样的指令,不同的对象做出不同的反应。”

✅ 什么是多态?

  • 同一个方法调用,由于对象不同而产生不同的行为
  • 体现为:父类引用指向子类对象

✅ 示例:动物叫

// 父类
abstract class Animal {
    abstract void makeSound(); // 抽象方法,子类必须实现
}
// 子类
class Dog extends Animal {
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("汪汪汪!");
    }
}
class Cat extends Animal {
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("喵喵喵!");
    }
}

✅ 多态调用

Animal a1 = new Dog();
Animal a2 = new Cat();
a1.makeSound(); // 汪汪汪!
a2.makeSound(); // 喵喵喵!

✅ 多态的好处

  • 灵活性:方法可以接受父类型,实际传入任意子类对象
  • 可扩展性:新增动物类,无需修改调用代码
public void playWithAnimal(Animal animal) {
    animal.makeSound(); // 任何动物都能“玩”
}

4. 抽象(Abstraction):忽略细节,关注本质

“抓大放小,只关心‘做什么’,不关心‘怎么做’。”

  • 抽象类(abstract class):不能被实例化,用于定义模板
  • 抽象方法:只有声明,没有实现,由子类实现

✅ 上面的 Animal 类就是一个典型的抽象类。


二、方法(Method):行为的“执行单元”

方法是类中定义的功能模块,用于执行特定任务。

1. 方法的定义

[访问修饰符] [返回类型] 方法名([参数列表]) {
    // 方法体
    [return 返回值;]
}

✅ 示例:计算两数之和

public int add(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    return sum;
}
部分 说明
public 访问修饰符
int 返回类型(void 表示无返回值)
add 方法名(小驼峰命名法)
(int a, int b) 参数列表(可多个)
{ ... } 方法体

2. 方法的调用

Student s = new Student();
s.setName("李四");     // 调用 setter 方法
s.study();             // 调用行为方法
int result = add(3, 5); // 调用静态方法

3. 方法的重载(Overload)

同一个类中,方法名相同,但参数不同(类型、个数、顺序)

public class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    public double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
    public int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
}

✅ 编译器根据参数类型和个数决定调用哪个方法。


4. 构造方法(Constructor)

用于创建对象时初始化状态

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    // 无参构造
    public Student() {
        this.name = "未知";
        this.age = 0;
    }
    // 有参构造
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

✅ 调用

Student s1 = new Student();           // 调用无参构造
Student s2 = new Student("王五", 21); // 调用有参构造

💡 注意

  • 构造方法名必须与类名相同
  • 没有返回类型(连 void 都没有)
  • 如果不写,Java 会提供一个默认无参构造
  • 一旦写了有参构造,默认无参构造会消失,需手动添加

✅ 实战练习:设计一个“银行账户”类

public class BankAccount {
    private String accountNumber;
    private double balance;
    public BankAccount(String accountNumber) {
        this.accountNumber = accountNumber;
        this.balance = 0.0;
    }
    // 存款
    public void deposit(double amount) {
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
            System.out.println("存款成功,余额:" + balance);
        } else {
            System.out.println("存款金额必须大于0!");
        }
    }
    // 取款
    public void withdraw(double amount) {
        if (amount > 0 && amount <= balance) {
            balance -= amount;
            System.out.println("取款成功,余额:" + balance);
        } else {
            System.out.println("余额不足或金额非法!");
        }
    }
    // 查询余额
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
    public String getAccountNumber() {
        return accountNumber;
    }
}

✅ 测试

BankAccount acc = new BankAccount("123456");
acc.deposit(1000);
acc.withdraw(300);
System.out.println("当前余额:" + acc.getBalance());

🎯 总结:OOP 与方法核心要点

概念 核心思想 关键字/语法
封装 隐藏内部细节 private + getter/setter
继承 代码复用 extends
多态 同一接口,不同实现 父类引用指向子类对象
抽象 定义模板 abstract class / abstract method
方法 执行特定任务 访问修饰符 + 返回类型 + 参数
方法重载 同名不同参 参数类型/个数不同
构造方法 初始化对象 与类同名,无返回类型
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