理解Java面向对象编程设计

理解Java面向对象编程设计的完整攻略

1. 理解什么是面向对象编程设计

面向对象编程设计（Object-Oriented Programming，OOP）是一种软件开发范式，基于对象的概念进行编程。其重点在于数据和行为的封装，通过封装来降低耦合度。面向对象的语言中，一切皆为对象。通过对象的封装、继承、多态等特性，编写出高效、灵活、可维护的程序。

2. Java面向对象编程设计的三大特性

在Java中面向对象编程主要依靠以下三种特性：

2.1 封装（Encapsulation）

Java中封装是指，将数据和方法进行包装，并且对外暴露精简的接口。通过对变量和方法的访问控制，掌控了程序的变量与方法权限，可以有效的保护数据和代码。Java中通过关键字 private/protected/public 控制变量和方法的封装。

以下是一个简单的Java类，观察其封装特性。

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName(){
        return name;
    }

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

    public int getAge(){
        return age;
    }

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

在这个类中，name和age被声明为私有变量，只提供了getter和setter方法，通过getter和setter方法操作变量的存取。

2.2 继承（Inheritance）

Java中的继承是指子类可以继承父类的成员变量、方法以及内部类。继承可以有效实现代码的重用，缩短开发时间。Java中的继承控制使用 extends 关键字。

以下是一个使用继承的Java类，观察其继承特性。

public class Student extends Person {
    private String school;

    public String getSchool(){
        return school;
    }

    public void setSchool(String school){
        this.school = school;
    }
}

在这个类中，Student类继承了Person类。不需要重新定义get/set方法，可以直接使用父类中的相应方法。

2.3 多态（Polymorphism）

Java中多态是指，同一个方法在不同的对象中具有不同的行为。就是父类声明的引用变量可以使用子类的对象来进行调用。Java中多态分为两种体现形式：方法重载（Overload）和方法重写（Override）。

以下是一个使用多态的Java类，观察其多态特性。

public class Animal {
    public void sound(){
        System.out.println("This is an animal sound...");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    public void sound(){
        System.out.println("The dog barks...");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public void sound(){
        System.out.println("The cat meows...");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Animal ani1 = new Dog();
        Animal ani2 = new Cat();
        ani1.sound();
        ani2.sound();
    }
}

在这个类中，Animal是父类，Dog和Cat都是Animal的子类，都重写了Animal类的sound()方法。在Test类中，ani1和ani2都是Animal类型的变量，但它们定义时又传入了Dog的对象和Cat的对象。ani1.sound()和ani2.sound()会调用Dog和Cat的sound()方法，实现了多态。

3. 两个Java面向对象编程设计的示例说明

3.1 示例1：汽车类的设计

public class Car {
    private String brand;       //品牌
    private String color;       //颜色
    private int price;          //价格
    private String plateNumber; //车牌号

    public String getBrand(){
        return brand;
    }

    public void setBrand(String brand){
        this.brand = brand;
    }

    public String getColor(){
        return color;
    }

    public void setColor(String color){
        this.color = color;
    }

    public int getPrice(){
        return price;
    }

    public void setPrice(int price){
        this.price = price;
    }

    public String getPlateNumber(){
        return plateNumber;
    }

    public void setPlateNumber(String plateNumber){
        this.plateNumber = plateNumber;
    }

    public void run(){
        System.out.println("The car is running...");
    }   
}

这个类中，封装了品牌、颜色、价格、车牌号等信息并提供公开的getter和setter方法进行获取或修改。也提供了一个run()方法表示车辆行驶。

3.2 示例2：员工类的设计

public class Employee {
    private String name;    //姓名
    private int age;        //年龄
    private int salary;     //工资

    public String getName(){
        return name;
    }

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

    public int getAge(){
        return age;
    }

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

    public int getSalary(){
        return salary;
    }

    public void setSalary(int salary){
        this.salary = salary;
    }

    public void work(){
        System.out.println("The employee is working...");
    }

    public void rest(){
        System.out.println("The employee is resting...");
    }   
}

这个类中，封装员工的姓名、年龄、工资等信息，定义了两个方法：work()表示员工在工作，rest()表示员工在休息。