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面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。

目录

1、封装

1.1封装的概念

1.2 访问限定符

1.3 包的概念

1.3.1关于包的导入

1.3.2关于静态导入

 1.4关于包的定义

1.5包访问权限

1.6常见的包

2、继承

2.1 为什么需要继承

2..2 继承概念

2.3 继承的语法 

注意：

2.4关于继承原则的说明

2.4.1关于构造方法的说明：

2.4.2Java中的单继承局限

2.4.3关于父类和子类中继承的隐式继承 与显式继承

 2.5关于super关键字

2.6protected 关键字

2.7final关键字

1. 修饰变量或字段，表示常量(即不能修改)

2. 修饰类：表示此类不能被继承 

3. 修饰方法：表示该方法不能被重写

2.8继承与组合

3、多态

3.1 多态的概念

2.2 多态实现条件

3.3 重写 

【方法重写的规则】

【重写和重载的区别】

【重写的设计原则】 

3.4 向上转移和向下转型

3.4.1 向上转型

【使用场景】

2.4.2 向下转型

3.5 多态的优缺点

 【使用多态的好处】

多态缺陷：代码的运行效率降低。 

3.5避免在构造方法中调用重写的方法

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1、封装

1.1封装的概念

面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。

而类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。何为封装呢？简单来说 就是套壳屏蔽细节。

比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户 只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳 子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互.

封装的作用：易用性与保护性。

封装：可见范围的问题。

当属性被private封装后（隐藏）之后，在类的外部要想使用这些属性，必须通过类对外提供的方法来使用。

getter：在类的外部获取某些private属性值，

setter：在类的外部设置某些private属性值。

IDEA快捷生成getter与setter快捷键

alt+inster（智能添加方法快捷键）之前的构造方法也是通过此快捷键生成

1.2 访问限定符

Java中主要通过类和访问权限来实现封装：类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起，更符合人类对事物的认 知，而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符(访问修饰符).

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比如：

public：被public修饰的内容在当前项目中都可见，描述公共的，公开的内容

default: 对于自己家族中(同一个包中)不是什么秘密，对于其他人来说就是隐私了，包访问权限。

private：只在当前类的内部可见，出了类的{}，对外部完全隐藏。

protected：继承访问权限。

【说明】

protected主要是用在继承中.

default权限指：什么都不写时的默认权限

访问权限除了可以限定类中成员的可见性，也可以控制类的可见性

public class Computer { private String cpu; // cpu private String memory; // 内存 public String screen; // 屏幕 String brand; // 品牌---->default属性 public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) { this.brand = brand; this.cpu = cpu; this.memory = memory; this.screen = screen; } public void Boot(){ System.out.println("开机~~~"); } public void PowerOff(){ System.out.println("关机~~~"); } public void SurfInternet(){ System.out.println("上网~~~"); } } public class TestComputer { public static void main(String[] args) { Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14"); System.out.println(p.brand); // default属性：只能被本包中类访问 System.out.println(p.screen); // public属性： 可以任何其他类访问 // System.out.println(p.cpu); // private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问 } }

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注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。 private不能修饰类。

1.3 包的概念

       在面向对象体系中，提出了一个软件包的概念，即：为了更好的管理类，把多个类收集在一起成为一组，称为软件包。有点类似于目录。比如：为了更好的管理电脑中的歌曲，一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件 下，也可以对某个文件夹下的音乐进行更详细的分类.

        在Java中也引入了包，包是对类、接口等的封装机制的体现，是一种对类或者接口等的很好的组织方式，比如：一 个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在不同的包中即可。

1.3.1关于包的导入

在Java中导入某个包下的某个具体的类（所有导入都导入的是具体的类，不可能将整个文件夹导入进来），使用import关键字来导入某个包中的类。

有了包这个概念，在Java中类的全名称就是 包名.类名

如：Data这个类java.util和java.sql都有名字叫Data的类

因此若程序要使用Data这个类需要以下两种方式

a.方式1：产生对象时，使用类的全名称来使用

讯享网public class Test { public static void main(String[] args) { java.util.Date date = new java.util.Date(); // 得到一个毫秒级别的时间戳 System.out.println(date.getTime()); } } 

b.方式二：使用import语句导入某个包下的类

在当前源文件的开头位置 使用import包名称.类名称

import java.util.Date; public class Test { public static void main(String[] args) { Date date = new Date(); // 得到一个毫秒级别的时间戳 System.out.println(date.getTime()); } } 

若源文件下还使用了这个包下的其他类，可以使用通配符来导入

讯享网import java.util.*; public class Test { public static void main(String[] args) { Date date = new Date(); // 得到一个毫秒级别的时间戳 System.out.println(date.getTime()); } } 

这种导入不是说将整个java.util包下的所有类全一次性导入当前源文件，还是按需导入，这种写法属于编译器的一个“语法糖”->只存在于源代码

当多个不同包下都使用通配符导入时，若多个包出现了相同的类，就会发生冲突

import java.util.*; import java.sql.*; public class Test { public static void main(String[] args) { // util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错 Date date = new Date(); System.out.println(date.getTime()); } } // 编译出错 Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确 java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配

当发生冲突之后，要么使用类的全名称来调用或者不使用通配符导入类。

1.3.2关于静态导入

当静态导入类中的静态域时，直接调用这些方法/属性,就好像是自己定义的一样，此时无需加类名称。

讯享网import static java.lang.Math.*; public class Test { public static void main(String[] args) { double x = 30; double y = 40; // 静态导入的方式写起来更方便一些. // double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2)); double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2)); System.out.println(result); } }

 1.4关于包的定义

在源文件中的首行使用package来定义当前类位于那个包下

1.5包访问权限

若某些属性/方法/类 使用包访问权限时（访问修饰符去啥也不写，默认就是包访问权限）

表示这些属性/方法/类 只在当前包（文件夹-同级目录）中可见，子目录（子文件夹）都不可见

关于当前包的子包（子文件夹）中的可见性问题：仍然隐藏。

1.6常见的包

1. java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。

2. java.lang.reflect:java 反射编程包;

3. java.net:进行网络编程开发包。

4. java.sql:进行数据库开发的支持包。

5. java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要

6. java.io:I/O编程开发包。

2、继承

2.1 为什么需要继承

Java中使用类对现实世界中实体来进行描述，类经过实例化之后的产物对象，则可以用来表示现实中的实体，但是 现实世界错综复杂，事物之间可能会存在一些关联，那在设计程序是就需要考虑。

比如：狗和猫，它们都是一个动物。

使用Java语言来进行描述，就会设计出：

// Dog.java public class Dog{ string name; int age; float weight; public void eat(){ System.out.println(name + "正在吃饭"); } public void sleep(){ System.out.println(name + "正在睡觉"); } void Bark(){ System.out.println(name + "汪汪汪~~~"); } } // Cat.Java public class Cat{ string name; int age; float weight; public void eat(){ System.out.println(name + "正在吃饭"); } public void sleep() { System.out.println(name + "正在睡觉"); } void mew(){ System.out.println(name + "喵喵喵~~~"); } }

面向对象思想中提出了继承的概念，专门用来进行共性抽取，实现代码复用。

2..2 继承概念

继承(inheritance)机制：面向对象第二大特性，是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员在保持原有类特 性 的基础上进行扩展，增加新功能，这样产生新的类，称派生类/子类、原有类称为基类/父类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构， 体现了 由简单到复杂的认知过程。继承主要解决的问题是：共性的抽取，实现代码复用。

要使用继承必须满足is，a原则。

例如：狗和猫都是动物，那么我们就可以将共性的内容进行抽取，然后采用继承的思想来达到共用

上述图示中，Dog和Cat都继承了Animal类，其中：Animal类称为父类/基类或超类，Dog和Cat可以称为Animal的 子类/派生类，继承之后，子类可以复用父类中成员，子类在实现时只需关心自己新增加的成员即可。

2.3 继承的语法 

在Java中如果要表示类之间的继承关系，需要借助extends关键字，具体如下：

讯享网修饰符 class 子类 extends 父类 { // 子类的代码 } 

一旦使用extends继承一个父类，则父类中所有成员变量以及方法都会被继承到子类中（这些属性以及方法就无须再次定义） 

 对2.2中场景使用继承方式重新设计：

// Animal.java public class Animal{ String name; int age; public void eat(){ System.out.println(name + "正在吃饭"); } public void sleep(){ System.out.println(name + "正在睡觉"); } } // Dog.java public class Dog extends Animal{ void bark(){ System.out.println(name + "汪汪汪~~~"); } } // Cat.Java public class Cat extends Animal{ void mew(){ System.out.println(name + "喵喵喵~~~"); } } // TestExtend.java public class TestExtend { public static void main(String[] args) { Dog dog = new Dog(); // dog类中并没有定义任何成员变量，name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的 System.out.println(dog.name); System.out.println(dog.age); // dog访问的eat()和sleep()方法也是从Animal中继承下来的 dog.eat(); dog.sleep(); dog.bark(); } } 

注意：

1. 子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中了

2. 子类继承父类之后，必须要新添加自己特有的成员，体现出与基类的不同，否则就没有必要继承了 

2.4关于继承原则的说明

2.4.1关于构造方法的说明：

调用子类构造方法产生子类对象之前，默认调用父类的构造方法先产生父类对象而后产生子类对象

2.4.2Java中的单继承局限

Java中不允许多重继承，但允许多层继承

Java中一个类只能使用extends继承一个父类，不能同时继承多个父类 =》 多重继承

2.4.3关于父类和子类中继承的隐式继承 与显式继承

隐式继承：父类中的私有域，子类中不能直接使用，属于隐式继承

private 修饰的属性与方法 只在当前类的内部可见

当父类中的属性或方法被private修饰，子类还能用不？有没有继承下来父类中的私有域？ 

 2.5关于super关键字

1、super修饰属性，表示从父类中寻找同名变量

2、super修饰方法

super调用父类的构造方法 语法：super（参数）

 3、若父类中不存在无参构造，则super关键字必须写在子类构造方法首航，因此此时在子类中不存在子类构造方法之间的相互调用！！！（this（参数）也得写在构造方法首行）=》矛盾。

 4、super修饰普通方法 。语法：super.方法名称（参数）

直接从父类调用同名方法

 

this表示当前对象的成员变量或方法的调用

super表示父类对象的成员变量与方法的调用

当父类中不存在无参构造，则子类构造方法的首行必须使用super（参数）显式调用父类中的有参构造。

2.6protected 关键字

2.7final关键字

final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类。

1. 修饰变量或字段，表示常量(即不能修改)

讯享网final int a = 10; a = 20; // 编译出错

2. 修饰类：表示此类不能被继承 

final public class Animal { ... } public class Bird extends Animal { ... } // 编译出错 Error:(3, 27) java: 无法从最终com.bit.Animal进行继承

 我们平时是用的 String 字符串类, 就是用 final 修饰的, 不能被继承

3. 修饰方法：表示该方法不能被重写

2.8继承与组合

和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果。组合并没有涉及到特殊的语法 (诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段。

继承表示对象之间是is-a的关系，比如：狗是动物，猫是动物

组合表示对象之间是has-a的关系，比如：汽车

汽车和其轮胎、发动机、方向盘、车载系统等的关系就应该是组合，因为汽车是有这些部件组成的。

讯享网// 轮胎类 class Tire{ // ... } // 发动机类 class Engine{ // ... } // 车载系统类 class VehicleSystem{ // ... } class Car{ private Tire tire; // 可以复用轮胎中的属性和方法 private Engine engine; // 可以复用发动机中的属性和方法 private VehicleSystem vs; // 可以复用车载系统中的属性和方法 // ... } // 奔驰是汽车 class Benz extend Car{ // 将汽车中包含的：轮胎、发送机、车载系统全部继承下来 }

组合和继承都可以实现代码复用，应该使用继承还是组合，需要根据应用场景来选择，一般建议：能用组合尽量用 组合。 继承和组 

3、多态

3.1 多态的概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

总的来说：同一件事情，发生在不同对象身上，就会产生不同的结果。 

2.2 多态实现条件

在java中要实现多态，必须要满足如下几个条件，缺一不可：

1. 必须在继承体系下

2. 子类必须要对父类中方法进行重写

3. 通过父类的引用调用重写的方法

多态体现：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法。

public class Animal { String name; int age; public Animal(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; } public void eat(){ System.out.println(name + "吃饭"); } } public class Cat extends Animal{ public Cat(String name, int age){ super(name, age); } @Override public void eat(){ System.out.println(name+"吃鱼~~~"); } } public class Dog extends Animal { public Dog(String name, int age){ super(name, age); } @Override public void eat(){ System.out.println(name+"吃骨头~~~"); } } ///分割线// public class TestAnimal { // 编译器在编译代码时，并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法 // 等程序运行起来后，形参a引用的具体对象确定后，才知道调用那个方法 // 注意：此处的形参类型必须是父类类型才可以 public static void eat(Animal a){ a.eat(); } public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); eat(cat); eat(dog); } } 运行结果： 元宝吃鱼~~~ 元宝正在睡觉 小七吃骨头~~~ 小七正在睡觉 

在上述代码中, 分割线上方的代码是 类的实现者 编写的, 分割线下方的代码是 类的调用者 编写的

当类的调用者在编写 eat 这个方法的时候, 参数类型为 Animal (父类), 此时在该方法内部并不知道, 也不关注当前的 a 引用指向的是哪个类型(哪个子类)的实例. 此时 a这个引用调用 eat方法可能会有多种不同的表现(和 a 引用的实例 相关), 这种行为就称为 多态

3.3 重写 

重写(override)：也称为覆盖。重写是子类对父类非静态、非private修饰，非final修饰，非构造方法等的实现过程 进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定 于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

【方法重写的规则】

子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致： 返回值类型 方法名 (参数列表) 要完全一致

被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的

访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方 法就不能声明为 protected

父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。

重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定. 有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验. 例如不小心 将方法名字拼写错了 (比如写成 aet), 那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法 构成重写.

【重写和重载的区别】

即：方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现 

 

【重写的设计原则】 

对于已经投入使用的类，尽量不要进行修改。最好的方式是：重新定义一个新的类，来重复利用其中共性的内容， 并且添加或者改动新的内容。

例如：若干年前的手机，只能打电话，发短信，来电显示只能显示号码，而今天的手机在来电显示的时候，不仅仅 可以显示号码，还可以显示头像，地区等。在这个过程当中，我们不应该在原来老的类上进行修改，因为原来的 类，可能还在有用户使用，正确做法是：新建一个新手机的类，对来电显示这个方法重写就好了，这样就达到了我 们当今的需求了。

静态绑定：也称为前期绑定(早绑定)，即在编译时，根据用户所传递实参类型就确定了具体调用那个方法。典型代 表1rq1函数重载。

动态绑定：也称为后期绑定(晚绑定)，即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体 调用那个类的方法。

3.4 向上转移和向下转型

3.4.1 向上转型

向上转型：实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用。

语法格式：父类类型 对象名 = new 子类类型()

讯享网Animal animal = new Cat("元宝",2); 

animal是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是从小范围向大范围的转换 

【使用场景】

1. 直接赋值

2. 方法传参

3. 方法返回

public class TestAnimal { // 2. 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象 public static void eatFood(Animal a){ a.eat(); } // 3. 作返回值：返回任意子类对象 public static Animal buyAnimal(String var){ if("狗".equals(var) ){ return new Dog("狗狗",1); }else if("猫" .equals(var)){ return new Cat("猫猫", 1); }else{ return null; } } public static void main(String[] args) { Animal cat = new Cat("元宝",2); // 1. 直接赋值：子类对象赋值给父类对象 Dog dog = new Dog("小七", 1); eatFood(cat); eatFood(dog); Animal animal = buyAnimal("狗"); animal.eat(); animal = buyAnimal("猫"); animal.eat(); } }

向上转型的优点：让代码实现更简单灵活。

向上转型的缺陷：不能调用到子类特有的方法。

2.4.2 向下转型

将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用，再无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用子类特有的 方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转换。 

讯享网public class TestAnimal { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); // 向上转型 Animal animal = cat; animal.eat(); animal = dog; animal.eat(); // 编译失败，编译时编译器将animal当成Animal对象处理 // 而Animal类中没有bark方法，因此编译失败 // animal.bark(); // 向上转型 // 程序可以通过编程，但运行时抛出异常---因为：animal实际指向的是狗 // 现在要强制还原为猫，无法正常还原，运行时抛出：ClassCastException cat = (Cat)animal; cat.mew(); // animal本来指向的就是狗，因此将animal还原为狗也是安全的 dog = (Dog)animal; dog.bark(); } } 

 向下转型用的比较少，而且不安全，万一转换失败，运行时就会抛异常。Java中为了提高向下转型的安全性，引入 了 instanceof ，如果该表达式为true，则可以安全转换。

public class TestAnimal { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); // 向上转型 Animal animal = cat; animal.eat(); animal = dog; animal.eat(); if(animal instanceof Cat){ cat = (Cat)animal; cat.mew(); } if(animal instanceof Dog){ dog = (Dog)animal; dog.bark(); } } }

 instanceof   关键词官方介绍：https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-15.html#jls-15.20.2

3.5 多态的优缺点

假设有如下代码：

讯享网class Shape { //属性.... public void draw() { System.out.println("画图形！"); } } class Rect extends Shape{ @Override public void draw() { System.out.println("♦"); } } class Cycle extends Shape{ @Override public void draw() { System.out.println("●"); } } class Flower extends Shape{ @Override public void draw() { System.out.println("❀"); } }

 【使用多态的好处】

1. 能够降低代码的 "圈复杂度", 避免使用大量的 if - else

什么叫 "圈复杂度" ?

圈复杂度是一种描述一段代码复杂程度的方式. 一段代码如果平铺直叙, 那么就比较简单容易理解. 而如 果有很多的条件分支或者循环语句, 就认为理解起来更复杂. 因此我们可以简单粗暴的计算一段代码中条件语句和循环语句出现的个数, 这个个数就称为 "圈复杂度". 如果一个方法的圈复杂度太高, 就需要考虑重构. 不同公司对于代码的圈复杂度的规范不一样. 一般不会超过 10 .

 

public static void drawShapes() { Rect rect = new Rect(); Cycle cycle = new Cycle(); Flower flower = new Flower(); String[] shapes = {"cycle", "rect", "cycle", "rect", "flower"}; for (String shape : shapes) { if (shape.equals("cycle")) { cycle.draw(); } else if (shape.equals("rect")) { rect.draw(); } else if (shape.equals("flower")) { flower.draw(); } } } 

如果使用使用多态, 则不必写这么多的 if - else 分支语句, 代码更简单

讯享网public static void drawShapes() { // 我们创建了一个 Shape 对象的数组. Shape[] shapes = {new Cycle(), new Rect(), new Cycle(), new Rect(), new Flower()}; for (Shape shape : shapes) { shape.draw(); } }

2. 可扩展能力更强

如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低

class Triangle extends Shape { @Override public void draw() { System.out.println("△"); } } 

对于类的调用者来说(drawShapes方法), 只要创建一个新类的实例就可以了, 改动成本很低. 而对于不用多态的情况, 就要把 drawShapes 中的 if - else 进行一定的修改, 改动成本更高.

多态缺陷：代码的运行效率降低。 

1. 属性没有多态性

当父类和子类都有同名属性的时候，通过父类引用，只能引用父类自己的成员属性

2. 构造方法没有多态性

3.5避免在构造方法中调用重写的方法

一段有坑的代码. 我们创建两个类, B 是父类, D 是子类. D 中重写 func 方法. 并且在 B 的构造方法中调用 func

讯享网class B { public B() { // do nothing func(); } public void func() { System.out.println("B.func()"); } } class D extends B { private int num = 1; @Override public void func() { System.out.println("D.func() " + num); } } public class Test { public static void main(String[] args) { D d = new D(); } } // 执行结果 D.func() 0

构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法.

B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的 func 此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0. 如果具备多态性，num的值应该是1.

所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法

结论: "用尽量简单的方式使对象进入可工作状态", 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触 发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题.