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Java 封装、继承与多态：从基础到实践的核心思想

news 2025/7/27 7:20:04

在 Java 面向对象编程（OOP）中，封装、继承和多态是三大核心特性，它们共同支撑起了 Java 代码的灵活性、可维护性和可扩展性。无论是日常开发还是面试考察，这三个概念都是绕不开的重点。本文将结合实例，详细解读这三大特性的本质与应用。

一、封装：数据安全的 “保护伞”

封装的核心思想是 “隐藏细节，暴露接口”—— 将类的属性和实现细节隐藏起来，只通过公共方法对外提供访问和修改的渠道。这样做既能防止外部代码随意修改内部数据，又能保证数据操作的规范性。

1. 封装的实现方式

使用 private 修饰属性，限制外部直接访问
提供 public 的 getter（获取属性）和 setter（修改属性）方法，控制访问逻辑
可以在方法中添加校验逻辑，保证数据合法性

2. 代码示例

// 学生类（封装示例）
public class Student {// 私有属性：外部无法直接访问private String name;private int age;// 姓名的getter方法public String getName() {return name;}// 姓名的setter方法public void setName(String name) {// 简单校验：姓名不为空if (name == null || name.trim().isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("姓名不能为空");}this.name = name;}// 年龄的getter方法public int getAge() {return age;}// 年龄的setter方法public void setAge(int age) {// 校验：年龄需在合理范围（0-150）if (age < 0 || age > 150) {throw new IllegalArgumentException("年龄必须在0-150之间");}this.age = age;}
}

3. 封装的优势

数据安全：避免外部随意修改属性导致的数据异常（比如年龄设置为负数）
代码可控：修改内部实现时，只要接口（getter/setter）不变，外部调用不受影响
逻辑内聚：将数据和操作数据的方法封装在类中，符合 “高内聚，低耦合” 原则

二、继承：代码复用的 “捷径”

继承是指一个类（子类）可以继承另一个类（父类）的属性和方法，并在此基础上添加新的功能或重写原有方法。它的核心是 “复用已有代码，实现层级扩展”。

1. 继承的关键规则

使用 extends 关键字声明继承关系（Java 单继承，一个类只能有一个父类）
父类中 private 修饰的属性和方法无法被子类继承
子类可以通过 super 关键字调用父类的构造方法、属性和方法
父类的 protected 修饰符允许子类访问（但外部类不可访问）

2. 代码示例

// 父类：Person（人）
public class Person {protected String name; // 受保护属性：子类可访问，外部不可直接访问// 父类构造方法public Person(String name) {this.name = name;}// 父类方法public void introduce() {System.out.println("我叫" + name);}
}// 子类：Student（学生，继承自Person）
public class Student extends Person {private int studentId; // 子类新增属性// 子类构造方法：必须通过super调用父类构造方法public Student(String name, int studentId) {super(name); // 调用父类的构造方法this.studentId = studentId;}// 子类新增方法public void study() {System.out.println(name + "正在学习（学号：" + studentId + "）");}// 重写父类方法（体现多态基础）@Overridepublic void introduce() {System.out.println("我是学生" + name + "，学号：" + studentId);}
}

3. 继承的优势

代码复用：无需重复编写父类已有的属性和方法
层级清晰：通过 “父类 - 子类” 关系体现现实世界的层级结构（如 “人 - 学生 - 大学生”）
扩展灵活：子类可在父类基础上新增功能，不影响父类原有逻辑

三、多态：灵活调用的 “核心”

多态是指 “同一行为，不同实现”—— 子类对象可以赋值给父类引用，调用方法时会执行子类的重写实现。它是面向对象灵活性的核心，让代码能根据实际对象类型动态调整行为。

1. 多态的实现条件

存在继承关系（或接口实现）
子类重写父类方法
父类引用指向子类对象

2. 代码示例

public class PolymorphismDemo {public static void main(String[] args) {// 父类引用指向子类对象（多态的核心体现）Person person1 = new Student("张三", 1001);Person person2 = new Teacher("李四", "Java"); // 假设Teacher也是Person的子类// 调用相同方法，执行不同实现person1.introduce(); // 输出：我是学生张三，学号：1001（Student的实现）person2.introduce(); // 输出：我是教师李四，教Java（Teacher的实现）// 若需调用子类特有方法，需强制类型转换if (person1 instanceof Student) {Student student = (Student) person1;student.study(); // 输出：张三正在学习（学号：1001）}}
}// 教师类（作为Person的另一个子类）
class Teacher extends Person {private String course;public Teacher(String name, String course) {super(name);this.course = course;}// 重写父类方法@Overridepublic void introduce() {System.out.println("我是教师" + name + "，教" + course);}
}