面向对象三大特征介绍

本文介绍了面向过程和面向对象两种软件设计思想。通过做鱼香肉丝的例子说明两者区别,分析了各自优缺点,如面向过程性能好但不易维护,面向对象易维护但性能差。还阐述了面向对象的三大特征:封装、继承、多态。

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面向过程和面向对象区别

我们都常听到软件设计思想有面向对象和面向过程。那么什么是面向对象、什么是面向过程呢?

接下来我举个例子说明一下他们两者的区别。

  有一天你想吃鱼香肉丝,怎么办,有两个选择。

 第一:自己买鱼、肉丝、调料、胡萝卜等其他配菜,然后洗菜,开炒,装盘。

 第二:去饭店,“老板,给我来一份鱼香肉丝”。

那么这两种有什么区别呢?很显然,第一种是面向过程思想,第二种是面向对象思想。

面向对象有什么优势呢?

 首先不需要知道鱼香肉丝是怎么做的,降低了耦合性,如果有一天不喜欢吃鱼香肉丝了,喜欢吃番茄炒蛋的话,对于一来说,有点难了,需要从新买菜。对于第二来说,好,马上换就可以了。提高了可维护性,总的来说,降低了耦合度,提高了可维护性。

面向对象是具体化的,流程化的,解决一个问题,需要一步一步分析,一步一步实现。

面向对象是模型化的,只要出现出一个类,密封好,等需要用的时候直接用就可以了,不需要要一步一步实现。

 

面向过程优点和缺点:

  优点:性能比面向对象好,因为类调用时需要实例化,开销比较大,比较浪费资源。

  缺点:不易维护、不易复用、不易扩展

 

面向对象优点和缺点:

  优点:易维护、易复用、易扩展、面向对象有封装、继承、多态的特征,可以设计出低耦合的系统,使系统更加灵活、易于维护。

  缺点:性能比面向过程差

 

二、面向对象三大特征:封装、继承、多态

 1、封装

  所谓的封装,就是把客观的事物封装成抽象类,例如把密某个人需要做某件事,我们把某个人看成一个类,把他需要用的工具带在身上,他用到的方法装在脑子里,我不管他是怎么完成这件事的,他只要给我返回这件事的结构就可以了,不需要关心这件事怎么做,这就是封装。

2、继承

    继承有这样一种能力,就是使用现有允许使用的功能。并不需要重新编写这些类已经有的功能。通过继承创建了新的类成为子类或派生类。被继承的成为基类。继承有两种,一种是实现继承,另一种是接口继承。

         实现继承:可以直接使用基类的属性和方法,无需额外编码。

         接口继承:是指使用属性和方法的名称,但是子类必须提供实现的能力。

2、多态

  所谓的多态就是对一个实例的相同方法在不同的情况下有不同表现形式。多态机制使得不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口。这意味着,虽然不同类的内部操作不同,但是可以通过一个公共类,他们可以通过相同的方法给与调用。

<think>首先,用户的问题是:“我想了解Java基础中面向对象三大特征之一——继承的概念和用法请问Java面向对象继承详解”。根据系统指令,我需要用中文回答,结构清晰,逐步解决用户的问题。用户还提到了参考站内引用:[^1]、[^2]、[^3]、[^4]。这些引用是关于Java面向对象的:-[^1]:提供了Java面向对象编程的基本概念和扩展知识。-[^2]:关于Java接口的特性。-[^3]:展示继承中super关键字的使用,在子类构造方法中调用父类构造。-[^4]:关于继承和多态,提到了setter和getter方法以及继承的内容。用户的问题特别针对继承,所以我需要重点引用[^3]和[^4],因为它们直接涉及继承。用户上一次的问题是关于Java基础中面向对象三大特征之一——继承,而我需要确保我的回答基于这些引用。系统指令要求:-所有行内数学表达式用$...$格式(但Java中没有数学表达式,所以不需要)。-独立公式用$$...$$(同样不适用)。-LaTeX语法正确(无)。-使用中文回答。-生成相关问题(指令6:生成相关问题)。-回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如:[^1]。此外,指令说:“回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识”,意思是当我在回答中引用这些内容时,要添加[^1]等标签。最后,指令6是“生成相关问题”,在系统级指令中提到了生成相关问题。在用户可见层,它说“§§相关问题§§”,但在示例中是生成相关问题。现在,构建我的回答:-**结构清晰**:从基本概念开始,解释继承,然后到用法,一步步讲解。-**使用引用**:-引用[^1]:可以用来引入面向对象编程的基本概念。-引用[^2]:讨论接口,可能对比继承(例如,接口vs.抽象类),但不是核心,所以少用。-引用[^3]:直接显示super关键字在继承中的使用。-引用[^4]:提到setter和getter方法,以及继承的内容,适合讨论访问成员变量。-因为用户特别问了继承,我应该强调[^3]和[^4]。关键点:1.**概念**:继承是什么?它是OOP三大特征之一(封装、继承、多态),允许一个类继承另一个类的属性和方法。[^1]提到“Java面向对象编程详解”,可以引用。2.**语法**:如何在Java中实现继承?使用关键字"extends"。例如,classStudentextendsPerson。[^3]和[^4]有例子。3.**用法**:-重用代码(父类代码被子类重用)。-方法覆盖(override)。-访问控制:private成员不能被继承,protected可以。-使用super关键字调用父类的方法和构造。-具体例子:[^3]显示在子类构造中使用super()。-Getter和setter:[^4]提到private成员变量,通过setter和getter访问。4.**限制**:-Java不支持多继承(一个类只能继承一个父类)。-Final类不能被继承。-抽象类和接口的区别([^2]提到接口更抽象)。5.**优势和应用**:减少代码冗余,实现分层结构。在回答中,自然地添加引用:-例如,说到概念时,加[^1]。-说到super时,加[^3]。-说到setter/getter时,加[^4]。生成相关问题:在最后部分,添加"§§相关问题§§",并列出几个相关问题,如系统示例。完整回答结构:-开头:介绍继承的概念。-然后:详细解释。-代码示例:嵌入Java代码示例。-结尾:总结。-最后:生成相关问题。</think> 以下是针对您的查询——Java基础中面向对象三大特征之一“继承”的详细讲解。我会从基本概念入手,逐步解释其用法、语法、常见应用和注意事项,确保结构清晰、易于理解。内容基于您提供的站内引用(如[^1]、[^3]和[^4]),并结合Java核心知识点进行综合说明。引用会在相关内容末尾自然添加标识。 ### 1. **继承的概念** 继承是Java面向对象编程(OOP)的三大核心特征之一(包括封装、继承和多态),它允许一个类(称为子类或派生类)继承另一个类(称为父类或基类)的属性和方法。这样做的目的是实现代码重用和层次结构组织:子类可以复用父类的非私有成员(如变量和方法),同时可以定义新成员或覆盖(override)父类的行为,从而创建更具体的派生类[^1]。 在Java中,继承使用关键字`extends`来实现。例如: ```java // 父类 Person public class Person { private int age; // 私有成员变量,不能被直接继承 private String name; // 父类构造方法 public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } // 公共方法,可被子类继承 public void displayInfo() { System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age); } // Getter和Setter方法(用于访问私有变量) public int getAge() { return this.age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } // 子类 Student 继承 Person public class Student extends Person { private String studentId; // 子类特有成员变量 // 子类构造方法,使用super调用父类构造 public Student(String name, int age, String studentId) { super(name, age); // 调用父类的带参构造,确保父类变量初始化[^3] this.studentId = studentId; } // 覆盖父类方法(多态的基础) @Override public void displayInfo() { super.displayInfo(); // 调用父类的displayInfo方法 System.out.println("Student ID: " + studentId); } // 子类特有方法 public void study() { System.out.println("Studying now..."); } } ``` 在这个例子中: - `Student`继承了`Person`的所有非私有成员(如`displayInfo`方法和getter/setter)。 - 子类通过`super`关键字调用父类构造(如`super(name, age)`)和覆盖方法(如`displayInfo`)。 - 父类的私有变量(如`age`)不能被直接访问,需要通过getter/setter(如`getAge()`)来操作,体现封装原则[^4]。 ### 2. **继承的用法详解** 继承在Java中的使用涉及以下几个方面,我将其分步说明: #### (a) **基本语法和使用** - **声明继承**:使用`extends`关键字定义子类与父类的关系。 ```java public class SubClassName extends SuperClassName { // 子类定义 } ``` 例如,`Student extends Person`表示`Student`是`Person`的子类。 - **访问成员**: - 子类可以直接访问父类的`public`和`protected`成员(方法或变量)。 - 私有成员(`private`变量如`age`)不能直接访问,必须通过父类提供的getter/setter方法(如`getAge()`和`setAge()`)来操作,这保证数据的安全性[^4]。 - 如果父类没有默认构造方法,子类必须显式调用父类的构造方法使用`super(...)`[^3]。 #### (b) **super关键字的作用** `super`是继承中的关键元素,用于: - **调用父类构造**:在子类构造方法中,`super()`必须是第一行代码(如果没有默认构造,必须显式调用)。 ```java public Student(String name, int age, String studentId) { super(name, age); // 调用Person的带参构造[^3] this.studentId = studentId; } ``` - **调用父类方法**:在子类覆盖方法时,使用`super.methodName()`可以调用父类的原始实现。 ```java @Override public void displayInfo() { super.displayInfo(); // 先执行父类的displayInfo方法 // 添加子类特定逻辑 } ``` #### (c) **方法覆盖(Override)** 子类可以覆盖父类的非`final`方法来提供特定实现: - **规则**: - 方法名、参数列表和返回类型必须相同。 - 访问权限不能比父类更严格(例如,父类是`public`,子类不能是`private`)。 - 不能在子类中覆盖`private`或`static`方法。 - **示例**: ```java // 在Student类中覆盖displayInfo方法 @Override public void displayInfo() { // 调用父类方法后添加额外输出 super.displayInfo(); System.out.println("Student-specific info."); } ``` 这样,当调用`student.displayInfo()`时,会执行子类的实现。 #### (d) **类型转换和多态** 继承支持多态(另一个OOP特征),即父类引用可以指向子类对象: - **向上转型**:自动类型转换,父类变量引用子类对象。 ```java Person person = new Student("Alice", 20, "S12345"); // 合法,子类对象赋值给父类变量 person.displayInfo(); // 调用的是子类的覆盖方法(如果有) ``` - **向下转型**:需要显式强制类型转换,但有风险(可能`ClassCastException`),应使用`instanceof`检查。 ```java if (person instanceof Student) { Student student = (Student) person; // 安全向下转型 student.study(); } ``` #### (e) **继承的限制和注意事项** - **单一继承**:Java不支持多继承(一个类只能继承一个父类),但可以通过接口(`interface`)实现类似效果(引用[^2]提到接口是更抽象的机制)。 - **类访问控制**: - `final`类不能被继承(如`public final class FinalClass`)。 - 父类的`private`成员对子类不可见。 - **构造方法**:子类构造默认调用父类的无参构造(`super()`),如果父类没有无参构造,必须显式调用`super(parameters)`[^3]。 - **设计原则**:过度使用继承可能导致耦合度高。优先组合(composition)而不是继承("is-a"关系才用继承),如设计模式中的策略模式。 ### 3. **继承的优势和常见应用场景** - **优势**: - **代码重用**:复用父类逻辑,减少冗余代码。 - **可扩展性**:子类添加新功能而不修改父类。 - **结构清晰**:创建类层次(如`Animal`父类,`Cat`和`Dog`子类)。 - **多态支持**:实现运行时动态绑定,便于系统扩展[^4]。 - **应用场景**: - GUI框架:如JavaFX或Swing组件继承。 - 数据库访问:DAO模式中基础DAO类被特化DAO继承。 - 业务系统:用户角色管理(如`User`父类,`Admin`和`Guest`子类)。 - 引用[^4]中的内容,继承常用于基于实体的系统(如电商中的`Product`基类,`Book`或`Electronic`子类),通过setter/getter管理变量。 ### 4. **总结** 继承是Java OOP的核心,通过`extends`实现层次关系,super用于父类成员访问,覆盖支持行为定制。它强调“is-a”关系(如Student is a Person),在代码复用和多态中作用重大。实践中,应结合封装(使用getter/setter保护私有变量[^4])和设计原则来避免缺陷。如果您有具体代码示例或更深问题,我可以进一步解析!
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