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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）

news 来源：原创 2025/8/11 10:49:34

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文章目录

    • JavaSE核心知识点02面向对象编程02-02（封装、继承、多态）
    • **一、封装（Encapsulation）**
      • **1. 什么是封装？**
      • **2. 如何实现封装？**
      • **3. 代码示例**
      • **4. 封装的好处**
    • **二、继承（Inheritance）**
      • **1. 什么是继承？**
      • **2. 代码示例**
      • **3. 继承的注意事项**
    • **三、多态（Polymorphism）**
      • **1. 什么是多态？**
      • **2. 方法重写（Override）**
      • **3. 向上转型（Upcasting）**
      • **4. 多态的优势**
    • **四、总结与对比**
    • **五、常见问题**
      • **1. 方法重载（Overload） vs 方法重写（Override）**
      • **2. 什么时候用继承？**

📃文章前言

  • 🔷文章均为学习工作中整理的笔记。
  • 🔶如有错误请指正，共同学习进步。

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。

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。

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）。

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。

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

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）。

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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以下是一个基于Python和OpenCV的简单图像检测系统开发示例&#xff0c;包含目标检测、颜色检测和边缘检测功能&#xff1a; 一、环境搭建 1. 安装依赖 pip install opencv-python numpy matplotlib 2. 准备测试图片 下载示例图片或使用本地图片&#xff08;如 test.jpg &…...

编程日记 2025/8/5 7:21:38

架空输电线巡检机器人轨迹优化设计

架空输电线巡检机器人轨迹优化 摘要 本论文针对架空输电线巡检机器人的轨迹优化问题展开研究，综合考虑输电线复杂环境、机器人运动特性及巡检任务需求，结合路径规划算法、智能优化算法与机器人动力学约束，构建了多目标轨迹优化模型。通过改进遗传算法与模拟退火算法，有效…...

编程日记 2025/8/5 7:21:36