Java面向对象三大特性及多态解析

Java面向对象编程是Java语言的基础，它支持三大特性：继承、封装和多态。其中，多态是Java最核心的特性，常常用于实现高效的代码重用和面向接口的编程。本篇攻略将详细讲解Java面向对象三大特性及多态解析。

一、继承

1.继承的定义

继承（Inheritance）是指一个类（称为子类、派生类）继承另外一个类（称为父类、基类）所有非私有的方法和属性。通过继承，子类可以重用父类的代码并添加自己的代码，从而实现代码重用和扩展。

2.继承的实现

在Java中，可以使用 extends 关键字实现继承。例如：

class Animal {
  void eat() {
    System.out.println("Animal is eating...");
  }
}

class Dog extends Animal {
  void bark() {
    System.out.println("Dog is barking...");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Dog dog = new Dog();
    dog.eat();
    dog.bark();
  }
}

上面的代码定义了一个 Animal 类，其中有一个 eat() 方法；另外定义了一个 Dog 类，它继承了 Animal 类，并添加了一个 bark() 方法。在 main() 方法中，创建了一个 Dog 对象，调用了它的 eat() 和 bark() 方法。

3.继承的特点

继承有以下几个特点：

子类可以继承父类的属性和方法；
子类可以重写父类的方法；
子类可以扩展父类的属性和方法。

通过继承，可以实现代码的重用和扩展。

二、封装

1.封装的定义

封装（Encapsulation）是指将一个对象的属性和行为相结合，形成一个独立的、外界不可访问的整体，并对外提供访问的接口。封装可以实现类的隐藏，从而保护类的实现细节和数据安全。

2.封装的实现

在Java中，可以使用 private、public、protected 等关键字定义访问权限，从而实现封装。例如：

class Person {
  private String name;

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

  public String getName() {
    return this.name;
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Person person = new Person();
    person.setName("Tom");
    System.out.println("Name: " + person.getName());
  }
}

上面的代码定义了一个 Person 类，其中有一个私有的 name 属性，和公有的 setName() 和 getName() 方法。在 main() 方法中，创建了一个 Person 对象，设置了它的名字，并输出了它的名字。

3.封装的特点

封装有以下几个特点：

将属性和行为封装成一个整体，隐藏了类的实现细节；
对外提供访问接口，可以实现对类的访问、使用和维护；
可以提高代码的可读性、可维护性和安全性。

通过封装，可以实现类的隐藏和数据的安全。

三、多态

1.多态的定义

多态（Polymorphism）是指同一个方法调用可以有不同的行为。具体来说，多态是通过“多态绑定”实现的，即在运行时确定一个对象的类型，然后选择相应的方法。

2.多态的实现

在Java中，可以通过继承和接口两种方式实现多态。例如：

interface Animal {
  void makeSound();
}

class Dog implements Animal {
  void makeSound() {
    System.out.println("Dog is barking...");
  }
}

class Cat implements Animal {
  void makeSound() {
    System.out.println("Cat is meowing...");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Animal animal = new Dog();
    animal.makeSound();
    animal = new Cat();
    animal.makeSound();
  }
}

上面的代码定义了一个接口 Animal，其中有一个抽象方法 makeSound()；另外定义了一个 Dog 类和一个 Cat 类，它们都实现了 Animal 接口，并重写了 makeSound() 方法。在 main() 方法中，创建了一个 Animal 对象，它的具体类型可以是 Dog 或 Cat 类型，然后调用了它的 makeSound() 方法。

3.多态的特点

多态有以下几个特点：

同一个方法名可以实现不同的行为；
可以实现代码的复用、扩展和重构；
可以提高代码的可读性、灵活性和可维护性。

通过多态，可以实现高效的代码复用和面向接口的编程。

四、示例分析

以下是两个示例说明继承和多态的应用。

示例一：继承

假设有一个父类 Shape，它有一个 getArea() 方法，用于计算形状的面积。另外有一个 Circle 类和一个 Rectangle 类，它们都继承自 Shape 类，并重写了 getArea() 方法。

abstract class Shape {
  abstract double getArea();
}

class Circle extends Shape {
  private double radius;

  public Circle(double radius) {
    this.radius = radius;
  }

  double getArea() {
    return Math.PI * Math.pow(radius, 2);
  }
}

class Rectangle extends Shape {
  private double width;
  private double height;

  public Rectangle(double width, double height) {
    this.width = width;
    this.height = height;
  }

  double getArea() {
    return width * height;
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Shape shape = new Circle(2);
    System.out.println("Area: " + shape.getArea());

    shape = new Rectangle(3, 4);
    System.out.println("Area: " + shape.getArea());
  }
}

上面的代码定义了一个 Shape 类，其中有一个抽象的 getArea() 方法；另外定义了一个 Circle 类和一个 Rectangle 类，它们都继承自 Shape 类，并重写了 getArea() 方法。在 main() 方法中，创建了一个 Shape 对象，它的具体类型可以是 Circle 或 Rectangle 类型，然后计算出它的面积。

示例二：多态

假设有一个父类 Animal，它有一个 makeSound() 方法，用于发出声音。另外有一个 Dog 类和一个 Cat 类，它们都继承自 Animal 类，并实现了 makeSound() 方法。

class Animal {
  void makeSound() {
    System.out.println("Animal is making sound...");
  }
}

class Dog extends Animal {
  void makeSound() {
    System.out.println("Dog is barking...");
  }
}

class Cat extends Animal {
  void makeSound() {
    System.out.println("Cat is meowing...");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Animal animal = new Dog();
    animal.makeSound();

    animal = new Cat();
    animal.makeSound();
  }
}

上面的代码定义了一个 Animal 类，其中有一个 makeSound() 方法；另外定义了一个 Dog 类和一个 Cat 类，它们都继承自 Animal 类，并重写了 makeSound() 方法。在 main() 方法中，创建了一个 Animal 对象，它的具体类型可以是 Dog 或 Cat 类型，然后调用了它的 makeSound() 方法，实现了多态。

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