Java——面向对象编程

面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）是Java的核心特性之一。它通过将现实世界中的事物抽象为对象，使程序更易于理解、维护和扩展。以下是Java面向对象编程的详细介绍：

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1. 面向对象编程的四大特性

Java的面向对象编程基于以下四大特性：

1.1 封装（Encapsulation） 定义：将数据（属性）和行为（方法）封装在一个类中，并对外隐藏内部实现细节。目的：提高代码的安全性和可维护性。实现方式： 使用private修饰属性，限制外部直接访问。提供public的getter和setter方法，控制对属性的访问和修改。 示例： public class Person { private String name; // 私有属性 private int age; // Getter方法 public String getName() { return name; } // Setter方法 public void setName(String name) { this.name = name; } // 其他方法 public void display() { System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age); } }

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1.2 继承（Inheritance） 定义：一个类可以继承另一个类的属性和方法，从而实现代码复用。目的：减少重复代码，提高代码的可扩展性。实现方式： 使用extends关键字实现继承。子类可以访问父类的非私有成员（属性和方法）。Java支持单继承，即一个类只能有一个直接父类。 示例： // 父类 public class Animal { private String name; public void eat() { System.out.println(name + " is eating."); } } // 子类 public class Dog extends Animal { public void bark() { System.out.println("Woof! Woof!"); } }

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1.3 多态（Polymorphism） 定义：同一个方法在不同情况下具有不同的行为。目的：提高代码的灵活性和可扩展性。实现方式： 方法重写（Override）：子类可以重写父类的方法，提供不同的实现。方法重载（Overload）：同一个类中可以有多个同名方法，但参数列表不同。向上转型（Upcasting）：父类引用可以指向子类对象。 示例： // 父类 public class Animal { public void makeSound() { System.out.println("Animal is making a sound."); } } // 子类 public class Dog extends Animal { @Override public void makeSound() { System.out.println("Woof! Woof!"); } } // 测试多态 public class Main { public static void main(String[] args) { Animal myAnimal = new Dog(); // 向上转型 myAnimal.makeSound(); // 输出: Woof! Woof! } }

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1.4 抽象（Abstraction） 定义：将复杂的现实世界抽象为简单的模型，只关注核心特性。目的：简化复杂性，提高代码的可读性和可维护性。实现方式： 抽象类（Abstract Class）：用abstract关键字定义，不能实例化，可以包含抽象方法和具体方法。接口（Interface）：用interface关键字定义，只能包含抽象方法（Java 8以后可以包含默认方法和静态方法）。 示例： // 抽象类 public abstract class Shape { public abstract double getArea(); // 抽象方法 public void display() { System.out.println("This is a shape."); } } // 接口 public interface Drawable { void draw(); // 抽象方法 } // 实现类 public class Circle extends Shape implements Drawable { private double radius; public Circle(double radius) { this.radius = radius; } @Override public double getArea() { return Math.PI * radius * radius; } @Override public void draw() { System.out.println("Drawing a circle."); } }

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2. 类与对象 类（Class）：类是对象的模板，定义了对象的属性和行为。对象（Object）：对象是类的实例，具有类定义的属性和行为。 示例： // 定义类 public class Car { private String brand; private String color; // 构造器 public Car(String brand, String color) { this.brand = brand; this.color = color; } // 方法 public void drive() { System.out.println("Driving a " + color + " " + brand + " car."); } } // 创建对象 public class Main { public static void main(String[] args) { Car myCar = new Car("Toyota", "Red"); myCar.drive(); // 输出: Driving a Red Toyota car. } }

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3. 其他重要概念 3.1 静态成员（Static Members） 用static关键字修饰的成员（属性和方法）属于类，而不是对象。静态成员可以通过类名直接访问。 示例： public class Counter { private static int count = 0; // 静态属性 public static void increment() { // 静态方法 count++; } public static int getCount() { return count; } } // 使用静态成员 public class Main { public static void main(String[] args) { Counter.increment(); System.out.println("Count: " + Counter.getCount()); } } 3.2 final关键字 final修饰的类不能被继承。final修饰的方法不能被子类重写。final修饰的变量是常量，值不能被修改。 示例： public final class Constants { public static final double PI = 3.14159; // 常量 }

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4. 总结

Java的面向对象编程通过封装、继承、多态和抽象四大特性，使代码更模块化、可复用和易于维护。掌握这些概念是成为一名优秀Java开发者的基础。