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📃文章前言

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JavaSE核心知识点02面向对象编程02-02（封装、继承、多态）

好的！封装、继承和多态是面向对象编程（OOP）的三大核心特性，理解它们对掌握Java至关重要。我会用通俗易懂的方式为你讲解，并结合代码示例帮助你理解。

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一、封装（Encapsulation）

1. 什么是封装？

• 定义：将数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑在一个类中，并对外隐藏内部实现细节。
• 核心思想：隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口（方法）进行交互。
• 目的：提高安全性、可维护性、灵活性（例如：避免属性被随意修改）。

2. 如何实现封装？

• 使用访问修饰符控制属性的可见性：
  • private：属性只能在当前类内访问。
  • public：属性或方法可以被任何类访问。
  • protected：允许子类和同包类访问。
• 提供公共的getter和setter方法操作属性。

3. 代码示例

public class Student {// 私有属性，外部无法直接访问private String name;private int age;// 公共的getter方法，允许外部获取属性值public String getName() {return name;}// 公共的setter方法，允许外部设置属性值（可添加校验逻辑）public void setName(String name) {if (name != null && !name.isEmpty()) {this.name = name;}}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {if (age >= 0 && age <= 120) {  // 校验年龄合法性this.age = age;}}
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {Student stu = new Student();stu.setName("Alice");stu.setAge(20);System.out.println(stu.getName() + ": " + stu.getAge());}
}

4. 封装的好处

• 安全性：防止属性被非法修改（如年龄为负数）。
• 灵活性：可以在setter方法中添加校验逻辑，而外部调用者无需关心。
• 代码维护：修改类的内部实现时，不影响外部代码。

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二、继承（Inheritance）

1. 什么是继承？

• 定义：子类（派生类）继承父类（基类）的属性和方法，并可以扩展自己的功能。
• 核心思想：代码复用 + 扩展功能。
• 语法：使用 extends 关键字。

2. 代码示例

// 父类：Animal
class Animal {private String name;public void eat() {System.out.println(name + " is eating.");}public void setName(String name) {this.name = name;}
}// 子类：Dog（继承Animal）
class Dog extends Animal {// 扩展自己的方法public void bark() {System.out.println("Woof! Woof!");}
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();dog.setName("Buddy");dog.eat();   // 调用父类方法dog.bark();  // 调用子类方法}
}

3. 继承的注意事项

• 单继承：Java中一个类只能直接继承一个父类（不支持多继承）。
• 构造方法：子类构造方法默认会调用父类的无参构造方法（可通过 super() 显式调用父类构造方法）。
• 方法重写（Override）：子类可以重写父类的方法（后面多态中详细讲解）。

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三、多态（Polymorphism）

1. 什么是多态？

• 定义：同一操作作用于不同对象，可以有不同的行为（例如：同一方法在不同子类中有不同实现）。
• 两种形式：
  1. 编译时多态（静态多态）：方法重载（Overload）。
  2. 运行时多态（动态多态）：方法重写（Override） + 向上转型（Upcasting）。

2. 方法重写（Override）

• 子类重新定义父类中已有的方法。
• 规则：
  • 方法名、参数列表必须与父类方法相同。
  • 返回类型可以是父类方法返回类型的子类。
  • 访问权限不能比父类方法更严格。

class Animal {public void makeSound() {System.out.println("Animal makes a sound");}
}class Dog extends Animal {@Override  // 注解：表示重写父类方法public void makeSound() {System.out.println("Dog barks: Woof!");}
}class Cat extends Animal {@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("Cat meows: Meow~");}
}

3. 向上转型（Upcasting）

• 将子类对象赋值给父类引用变量。
• 目的：通过父类引用调用子类重写的方法，实现多态。

public class Main {public static void main(String[] args) {Animal animal1 = new Dog();  // 向上转型Animal animal2 = new Cat();animal1.makeSound();  // 输出 Dog barks: Woof!animal2.makeSound();  // 输出 Cat meows: Meow~}
}

4. 多态的优势

• 代码扩展性：新增子类时无需修改原有代码。
• 统一接口：用父类引用处理不同子类对象。

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四、总结与对比

特性	核心思想	关键实现方式
封装	隐藏细节，暴露接口	private属性 + getter/setter
继承	代码复用，扩展功能	extends关键字 + 方法重写
多态	同一方法不同表现	方法重写 + 向上转型

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五、常见问题

1. 方法重载（Overload） vs 方法重写（Override）

• 重载：同一类中，方法名相同，参数列表不同。
• 重写：子类中重新实现父类方法。

2. 什么时候用继承？

• 符合 “is-a” 关系时（例如：Dog is a Animal）。
• 避免过度继承（优先考虑组合而非继承）。

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通过这三个特性，你可以设计出灵活、可维护的Java程序。建议结合代码实践，尝试自己编写一些类，体会它们之间的关系！

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📜文末寄语

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