本文主要介绍 Java 面向对象基础相关知识

Java基础 - 面向对象

Java是一种面向对象语言，这意味着它的设计和开发都基于对象和类的概念。
那么什么是面向对象？面向对象的三大特征又是什么呢？

面向对象概述

  在程序开发的初期，人们使用结构化开发语言，但是随着软件规模越来越大，开发周期越来越长 ，产品的质量也不尽如人意。这时候，程序员提出了面向对象的思想。面向对象思想是人类最自然的一种思考方式，他将所有预处理的问题抽象为对象，同时了解这些对象所具有的属性及展示这些对象的行为。
  在计算机领域中，面向对象(Object-Oriented)是一种编程范式或编程思想。 它将计算机程序视为一组对象的集合，每个对象都有自身的属性(数据)和行为(方法)。面向对象编程(OOP)的核心思想是通过对象之间的交互来实现程序的功能和逻辑。
  在面向对象编程中，程序被看作为一组对象，这些对象可以相互进行通信、交互，以及 通过彼此调用的方法来完成任务。每个对象都是类的实例，类定义了对象的属性和行为。

什么是类？

  类是同一类事物的统称，如果将现实世界中的一个事物抽象为对象 ，类就是这类对象的统称。如鸟类、家禽类、人类等。即类是对一组具有相似特征(属性)和行为(方法)的对象的描述。
以汽车为例，Car类可以定义汽车具有的属性，如颜色、型号、速度等，以及行为如启动、加速、停止。所有的汽车都拥有这些特征和行为。

什么是对象？

  对象是类的实例化，具有自己的状态(属性)和行为(方法)。可以将对象理解为现实世界中的实物或者概念。比如一辆汽车、一本书、一个人等都可以用对象表示。以汽车为例，如果有一个名为Car的类，那么可以创建一个具体的汽车对象，比如“Car_A”，这个Car_A就可以具有颜色、型号等属性，并可以执行启动、加速等行为。

面向对象的三大特征

面向对象编程具有三大特征，分别是封装(Encapsulation)、继承(Inheritance)和多态(Polymorphism)。

封装

  封装是面向对象编程的核心思想。将数据和操作数据的方法组合在一起，构成一个无法分割的整体。对象的内部细节被隐藏，只暴露必要的接口给外部。
  因为数据被封装，所以用户不需要知道对象内部的细节，只需要通过调用接口来访问这个对象。这种方式可以确保数据的安全性和完整性，同时减少了对外部的依赖性。

封装的优点

-  减少耦合
-  提高可重用性
-  降低风险，即使整个系统不可用，但这些独立的模块可用

封装的实现方式

私有访问权限：在类中将属性设置为私有(private),这样外部就无法直接访问这些属性，只能通过类中定义的公共方法进行访问和修改。

public class Car {
    private String color;
    private int speed;

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

    public String getColor() {
        return this.color;
    }

    // 其他方法...
}

继承

  继承是面向对象编程的一种机制，它允许一个类(子类)基于另一个类(父类)的定义来创建新的类。 子类继承父类的属性和方法，并且在此基础上可以添加新的属性和方法，或者修改父类中的方法实现。
   继承的核心概念是子类继承了父类的特征和行为，并且可以通过继承建立类之间的层次关系，使代码更加清晰和易于管理。

继承的要点及实现：

• 父类和子类：
  父类使被继承的类，它定义了一组共享的属性和方法。子类是继承父类的类，它可以使用父类的属性和方法，并可以增加新的属性和方法。
• extend 关键字：
  在Java中，使用extend 关键字来实现继承关系。子类通过extend 指定父类。

  public class Animal {
  // 父类属性和方法...
  }
  public class Dog extends Animal {
  // 子类特有属性和方法...
  }
  

多态

  多态是面向对象编程的一个重要特征。它指的是同一个方法调用可以在不同的对象上有不同的行为。 多态性使程序可以根据对象的实际类型来执行不同的操作，从而提高了代码的灵活性和可扩展性。

多态的种类及实现方式

多态分为编译时多态和运行时多态：

• 编译时多态 发生在编译阶段，指编译时就能确定调用了哪个方法，主要体现在方法的重载(Overload)，即同一个类中有多个同名的方法，单参数列表不同，编译器根据参数类型及数量来确定调用哪个方法。

  • 编译时多态实现方式：

  class Calculator {
  public int add(int a, int b) {
      return a + b;
  }
  
  public double add(double a, double b) {
      return a + b;
  	}
  }
  
  public class Main {
  public static void main(String[] args) {
      Calculator calc = new Calculator();
      int result1 = calc.add(2, 3); // 调用第一个重载方法
      double result2 = calc.add(2.5, 3.5); // 调用第二个重载方法
  	}
  }
  
  

• 运行时多态 发生在程序运行时，指同一个方法调用在不同的对象上有不同的行为，主要体现在方法的重写(Override),子类重写父类的方法，并在运行时调用子类重写的方法。

  • 运行时多态有三个条件
    • 继承
    • 重写
    • 向上转型 (将一个子类的实例赋值给其父类类型的引用变量)
  • 运行时多态实现方式

  class Animal {
  public void sound() {
     System.out.println("Animal makes a sound");
      }
  }
  class Dog extends Animal {
  @Override
  public void sound() {
     System.out.println("Dog barks");
     }
  }
  public class Main {
  public static void main(String[] args) {
     Animal myAnimal = new Dog(); // 多态性
     myAnimal.sound(); // 实际调用的是 Dog 类中的 sound 方法
     }
  }