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【软件工程】面向对象编程（OOP）概念详解

news 来源：原创 2025/4/29 14:56:19

面向对象（Object-Oriented）是一种程序设计范式，以“对象”为核心，通过封装、继承、多态和抽象等特性，帮助我们构建结构清晰、可维护性高的软件系统。本文将层次分明地介绍 OOP 的核心概念，并配以 Java 示例代码，帮助你快速掌握面向对象编程的思想与实践。

类与对象

类（Class）：对一类事物的抽象描述，定义了该类事物拥有的属性（field）和行为（method）。
对象（Object）：类的实例，具备类所定义的属性值和行为能力。

// 定义一个“汽车”类
public class Car {// 属性（成员变量）private String brand;private String color;private int speed;// 构造方法public Car(String brand, String color) {this.brand = brand;this.color = color;this.speed = 0;}// 行为（成员方法）public void accelerate(int increment) {speed += increment;System.out.println(brand + " 加速到 " + speed + " km/h");}public void brake(int decrement) {speed = Math.max(0, speed - decrement);System.out.println(brand + " 减速到 " + speed + " km/h");}
}// 在 main 方法中创建对象
public class Main {public static void main(String[] args) {Car myCar = new Car("Tesla Model 3", "红色");myCar.accelerate(50);myCar.brake(20);}
}

封装（Encapsulation）

封装是指将对象的状态（属性）和行为（方法）打包在一起，对外隐藏内部实现细节，只暴露必要的接口。这能有效提高代码的 安全性 与 可维护性。

public class Account {private String accountNo;private double balance;public Account(String accountNo, double initBalance) {this.accountNo = accountNo;this.balance = initBalance;}// 存款public void deposit(double amount) {if (amount > 0) {balance += amount;}}// 取款public boolean withdraw(double amount) {if (amount > 0 && amount <= balance) {balance -= amount;return true;}return false;}// 对外只暴露余额查询接口public double getBalance() {return balance;}
}

private 修饰字段，禁止外部直接访问。
通过 public 方法控制对内部状态的合法操作。

继承（Inheritance）

继承是面向对象的重要特性，通过子类继承父类的属性和方法，实现 代码重用 与 层次结构。子类可对父类行为进行扩展或重写（Override）。

// 父类
public class Animal {public void eat() {System.out.println("动物进食");}
}// 子类继承 Animal
public class Dog extends Animal {// 扩展方法public void bark() {System.out.println("小狗汪汪叫");}// 重写父类方法@Overridepublic void eat() {System.out.println("小狗啃骨头");}
}// 测试继承
public class TestInheritance {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();dog.eat();  // 输出：小狗啃骨头dog.bark(); // 输出：小狗汪汪叫}
}

多态（Polymorphism）

多态允许同一操作作用于不同类型的对象上，表现出不同的行为。Java 中多态的实现依赖于 方法重写 和 向上转型。

public class Cat extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("小猫吃鱼");}
}public class TestPolymorphism {public static void main(String[] args) {Animal a1 = new Dog();  // 向上转型Animal a2 = new Cat();a1.eat(); // 小狗啃骨头a2.eat(); // 小猫吃鱼}
}

变量声明类型为父类，实际引用子类对象。
调用 eat() 时，根据对象的实际类型动态绑定方法。

抽象（Abstraction）与接口（Interface）

抽象类：包含抽象方法（没有实现的方法）的类，不能被实例化，子类必须实现其抽象方法。
接口：纯抽象的“契约”，Java8+ 支持默认方法（default）和静态方法。

// 抽象类示例
public abstract class Shape {// 抽象方法public abstract double area();public void describe() {System.out.println("我是一个图形");}
}// 子类实现
public class Circle extends Shape {private double radius;public Circle(double r) { this.radius = r; }@Overridepublic double area() {return Math.PI * radius * radius;}
}// 接口示例
public interface Drawable {void draw();  // 抽象方法
}// 实现接口
public class Rectangle implements Drawable {@Overridepublic void draw() {System.out.println("绘制矩形");}
}