Java基础-面向对象-面向对象的特征

Java工程师知识树 / Java基础


面向对象的三个特征:

封装(Encapsulation)

继承(Inheritance)

多态(Polymorphism)

封装(Encapsulation)

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可以修改实现代码,而不用修改那些调用代码的程序片段

适当的封装可以让程序更容易理解与维护,也加强了程序的安全性。

封装的优点

  1. 良好的封装能够减少耦合。

  2. 类内部的结构可以自由修改。

  3. 可以对成员变量进行更精确的控制。

  4. 隐藏信息,实现细节。

实现Java封装的步骤

  • 修改属性的可见性来限制对属性的访问(一般限制为private),例如:
public class Person {
  private String name;
  private int age;
}

这段代码中,将 name 和 age 属性设置为私有的,只能本类才能访问,其他类都访问不了,如此就对信息进行了隐藏。

  • 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 Person{
    private String name;
    private int age;

    public int getAge(){
      return age;
    }

    public String getName(){
      return name;
    }

    public void setAge(int age){
      this.age = age;
    }

    public void setName(String name){
      this.name = name;
    }
}

以上实例中public方法是外部类访问该类成员变量的入口。 通常情况下,这些方法被称为getter和setter方法。 因此,任何要访问类中私有成员变量的类都要通过这些getter和setter方法。

注:采用 this 关键字是为了解决实例变量(private String name)和局部变量(setName(String name)中的name变量)之间发生的同名的冲突

继承(Inheritance)

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:

image.png

注释:

兔子和羊属于食草动物类,狮子和豹属于食肉动物类。 ​ 食草动物和食肉动物又是属于动物类。 ​ 所以继承需要符合的关系是: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。

类的继承格式

在 Java 中通过 extends 关键字可以申明一个类是从另外一个类继承而来的,一般形式如下:

class 父类 {
}
 
class 子类 extends 父类 {
}

为什么需要继承

答:提高代码复用性、维护性

解释:子继承父类之后,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)。

继承类型

需要注意的是 Java 不支持多继承,但支持多重继承。

image.png

继承的特性

  • 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)。

继承关键字

继承可以使用 extends 和 implements 这两个关键字来实现继承而且所有的类都是继承于 java.lang.Object,当一个类没有继承的两个关键字,则默认继承object(这个类在 java.lang 包中,所以不需要 import)祖先类

关键字 描述
extends 在 Java 中,类的继承是单一继承,也就是说,一个子类只能拥有一个父类,所以 extends 只能继承一个类。
implements 使用 implements 关键字可以变相的使java具有多继承的特性,使用范围为类继承接口的情况,可以同时继承多个接口(接口跟接口之间采用逗号分隔)。
super 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 指向当前对象的引用。
final 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: 注: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 类的方法自动地声明为 final,但是实例变量并不是 final。

继承与构造器

  • 子类是不继承父类的构造器(构造方法或者构造函数)的,它只是调用(隐式或显式)。

  • 如果父类的构造器带有参数,则必须在子类的构造器中显式地通过 super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。

  • 如果父类构造器没有参数,则在子类的构造器中不需要使用 super 关键字调用父类构造器,系统会自动调用父类的无参构造器。

多态(Polymorphism)

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. 多态性是对象多种表现形式的体现。

多态的优点

  1. 消除类型之间的耦合关系

  2. 可替换性

  3. 可扩充性

  4. 接口性

  5. 灵活性

  6. 简化性

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。

多态存在的三个必要条件

  1. 继承

  2. 重写

  3. 父类引用指向子类对象

比如:

Parent p = new Child();

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。

虚函数与final

虚函数的存在是为了多态。

Java 中其实没有虚函数的概念,它的普通函数就相当于 C++ 的虚函数,动态绑定是Java的默认行为。如果 Java 中不希望某个函数具有虚函数特性,可以加上 final 关键字变成非虚函数。

重写

重写,也就是子类能够重写父类的方法。

当子类对象调用重写的方法时,调用的是子类的方法,而不是父类中被重写的方法。

要想调用父类中被重写的方法,则必须使用关键字 super。

多态的实现方式

方式一:重写: Java 重写(Override)与重载(Overload)。

方式二:接口

  1. 生活中的接口最具代表性的就是插座,例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中,因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则,有可能到国外就不行,那是因为国外自己定义的接口类型。

  2. java中的接口类似于生活中的接口,就是一些方法特征的集合,但没有方法的实现。具体可以看 java接口 这一章节的内容。

方式三:抽象类和抽象方法

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