面向对象 (封装) (继承) (多态)

面向对象编程精要
本文深入解析面向对象编程的核心概念,包括封装、继承与多态,探讨其优势与局限,详解类与对象的区别,以及如何在Java中实现这些特性。

首先,面向对象的概念是

 是一种以对象为中心的编程思想,通过指挥对象实现具体功能
  • 类 — 是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象
  • 对象— 是能够看得到摸的着的真实存在的实体
  • 简单理解:类是对事物的一种描述,对象则为具体存在的事物

面向对象的三大特征 “封装”…“继承”…“多态”

[ 1 ] - < 封装 >-------

  1. 原则 ----将类的某些信息隐藏在类的内部,不允许外部程序直接访问,而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问.

例如 : 成员变量private,提供对应的 get , set 方法

  1. 封装的好处
    ----通过方法来控制成员变量的操作,提高了代码的安全性

----把代码用方法进行封装,提高了代码的复用性

[ 2 ] - < 继承 >-------

继承的概念 :

可以使得子类具有父类的属性和方法,可以在子类中重新定义,以及追加属性和方法

< 一 >
1.实现继承的格式

继承通过extends实现
格式:class 子类 extends 父类 { }
在这里插入图片描述

2 . 继承带来的好处 :
----继承可以让类与类之间产生关系,子父类关系,产生子父类后,子类则可以使用父类中非私有的成员

< 1 > ----提高了代码的复用性(多个类相同的成员可以放到同一个类中)

< 2 > ----提高了代码的维护性(如果方法的代码需要修改,修改一处即可)

3.继承带来的弊端

----继承让类与类之间产生了关系,类的耦合性增强了,当父类发生变化时子类实现也不得不跟着变化,削弱了子类的独立性

4.使用继承
----需要考虑是不是 is a 的关系,不能盲目使用继承
----is . a的关系:谁是谁的一种,例如:老师和学生是人的一种,那人就是父类,学生和老师就是子类
< 二 >

  1. Java中继承的特点
    ----只支持单继承,不支持多继承,但是支持多层继承
    在这里插入图片描述
    2.继承中变量的访问特点
    ----就近原则
    -子类局部范围找
    -子类成员范围找
    -父类成员范围找
    -如果都没有就报错(不考虑父亲的父亲…)
    this&super关键字:

this:代表本类对象的引用
super:代表父类存储空间的标识(可以理解为父类对象引用)
this和super的使用 :

  • this.成员变量 - 访问本类成员变量
    super.成员变量 - 访问父类成员变量成员方法

  • this.成员方法 - 访问本类成员方法
    super.成员方法 - 访问父类成员方法构造方法

  • this(…) - 访问本类构造方法
    super(…) - 访问父类构造方法

3.继承中构造方法的访问特点
子类中所有的构造方法默认都会访问父类中无参的构造方法

子类会继承父类中的数据,可能还会使用父类的数据。所以,子类初始化之前,一定要先完成父类数据的初始化,原因在于,每一个子类构造方法的第一条语句默认都是:super()

4.继承中成员方法的访问特点

  • 子类成员范围找
  • 父类成员范围找
  • 如果都没有就报错(不考虑父亲的父亲…)
  1. 方法重写
    子类出现了和父类中一模一样的方法声明(方法名一样,参数列表也必须一样)

    当子类需要父类的功能,而功能主体子类有自己特有内容时,可以重写父类中的方法,这样,即沿袭了父类的功能,又定义了子类特有的内容

方法重写的注意事项:

  • 私有方法不能被重写(父类私有成员子类是不能继承的)
  • 子类方法访问权限不能更低(public > 默认 > 私有)
  • 静态方法不能被重写,如果子类也有相同的方法,并不是重写的父类的方法

[ 3 ]–< 多态 >-------

什么是多态?

  • 同一个对象,在不同时刻表现出来的不同形态~

多态的前提

  • 要有继承或实现关系
  • 要有方法的重写
  • 要有父类引用指向子类对象~

在这里插入图片描述
多态中的成员访问特点

成员访问特点
成员变量

  • 编译看父类,运行看父类

成员方法

  • 编译看父类,运行看子类

在这里插入图片描述
多态的好处和弊端
好处

  • 提高程序的扩展性。定义方法时候,使用父类型作为参数,在使用的时候,使用具体的子类型参与操作

弊端

  • 不能使用子类的特有成员

多态中的转型

向上转型
父类引用指向子类对象就是向上转型
向下转型
格式:子类型 对象名 = (子类型)父类引用;

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

### 封装 封装面向对象编程的基础特性之一,它通过将数据(属性)和行为(方法)包装在类中,实现数据的隐藏和行为的模块化。通过封装,类的内部实现细节对外部是不可见的,外部只能通过定义好的接口与类进行交互。这种设计不仅提高了代码的安全性,还增强了模块化和可重用性。例如,在设计一个银行账户类时,账户余额作为私有属性,不能被外部直接修改,只能通过类提供的方法(如存款、取款)进行操作[^1]。 ```python class BankAccount: def __init__(self, balance=0): self.__balance = balance # 私有属性 def deposit(self, amount): self.__balance += amount def withdraw(self, amount): if amount <= self.__balance: self.__balance -= amount else: print("余额不足") def get_balance(self): return self.__balance ``` ### 继承 继承面向对象编程中实现代码复用的重要手段。通过继承,一个类(子类)可以继承另一个类(父类)的属性和方法,并在此基础上进行扩展或修改。这种机制使得类之间的关系更加清晰,同时减少了代码的冗余。例如,一个“电动车”类可以继承“车辆”类的基本属性和方法,并添加自身特有的功能,如电池容量[^2]。 ```python class Vehicle: def __init__(self, brand): self.brand = brand def start(self): print(f"{self.brand} 车辆启动") class ElectricCar(Vehicle): def __init__(self, brand, battery_capacity): super().__init__(brand) self.battery_capacity = battery_capacity def charge(self): print(f"{self.brand} 正在充电,电池容量为 {self.battery_capacity} kWh") ``` ### 多态 多态是指同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,即表现出不同的行为。多态的核心在于方法重写(Override),即子类重新定义从父类继承的方法。多态提高了代码的灵活性和可扩展性,使得程序在运行时能够根据对象的实际类型执行相应的方法。例如,一个“绘图”方法在“圆形”和“矩形”类中可以有不同的实现方式,程序在运行时会根据对象的实际类型选择合适的方法[^3]。 ```python class Shape: def draw(self): pass class Circle(Shape): def draw(self): print("绘制圆形") class Rectangle(Shape): def draw(self): print("绘制矩形") def render_shape(shape): shape.draw() render_shape(Circle()) # 输出:绘制圆形 render_shape(Rectangle()) # 输出:绘制矩形 ``` ### 应用场景与优势 封装继承多态面向对象编程的三大支柱,它们各自在软件开发中扮演着重要角色。封装提供了数据的安全性和模块化设计,使得类的内部逻辑对外部不可见,仅通过公开接口进行交互。继承通过类之间的层次化设计,实现了代码的复用和功能的扩展,使得代码结构更加清晰。多态则提升了代码的灵活性和可维护性,允许程序在运行时根据对象的实际类型执行不同的操作[^4]。
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