深入理解Java中的类与对象：封装、继承与多态

深入理解Java中的类与对象：封装、继承与多态

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在Java编程中，类与对象是核心概念。类是对象的模板，定义了对象的属性和行为；对象是类的实例，通过类创建的具体实体。本文将深入探讨Java中的类与对象，重点介绍面向对象编程的三大特性：封装、继承与多态。

一、封装

封装（Encapsulation）是将对象的状态（属性）和行为（方法）封装在一起，隐藏对象的内部实现细节，只暴露必要的接口给外界。通过封装，可以提高代码的安全性和可维护性。

代码示例：封装

package cn.juwatech.encapsulation;public class Person {private String name;private int age;// 构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// Getter 和 Setter 方法public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {if (age > 0) {this.age = age;} else {System.out.println("年龄必须大于0");}}// 显示信息的方法public void displayInfo() {System.out.println("姓名: " + name + ", 年龄: " + age);}
}

在上面的示例中，Person类通过私有属性（name和age）和公有方法（getter和setter）实现了封装。

二、继承

继承（Inheritance）是面向对象编程的一种机制，允许我们创建一个新类，这个新类可以继承一个已经存在的类的属性和方法。继承使代码重用成为可能，并提供了一个自然的层次结构。

代码示例：继承

package cn.juwatech.inheritance;// 父类
public class Animal {private String name;public Animal(String name) {this.name = name;}public void eat() {System.out.println(name + " 正在吃东西。");}public String getName() {return name;}
}// 子类
package cn.juwatech.inheritance;public class Dog extends Animal {public Dog(String name) {super(name);}public void bark() {System.out.println(getName() + " 正在汪汪叫。");}
}

在上面的示例中，Dog类继承了Animal类，Dog类不仅可以访问Animal类的方法，还可以添加自己特有的方法（bark）。

三、多态

多态（Polymorphism）是指同一个行为在不同对象中的不同表现形式。多态可以通过方法重载（编译时多态）和方法重写（运行时多态）来实现。

代码示例：多态

package cn.juwatech.polymorphism;// 父类
public class Shape {public void draw() {System.out.println("绘制形状");}
}// 子类
package cn.juwatech.polymorphism;public class Circle extends Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("绘制圆形");}
}package cn.juwatech.polymorphism;public class Rectangle extends Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("绘制矩形");}
}// 测试多态
package cn.juwatech.polymorphism;public class TestPolymorphism {public static void main(String[] args) {Shape shape1 = new Circle();Shape shape2 = new Rectangle();shape1.draw(); // 输出：绘制圆形shape2.draw(); // 输出：绘制矩形}
}

在上面的示例中，Shape类的draw方法被子类Circle和Rectangle重写，通过多态机制，可以使用父类引用调用子类的方法。

四、封装、继承与多态的综合应用

在实际开发中，封装、继承和多态通常是结合使用的。以下是一个综合应用的示例，展示了如何在一个简单的银行账户系统中应用这些概念。

代码示例：综合应用

package cn.juwatech.bank;// 父类：银行账户
public class BankAccount {private String accountNumber;private double balance;public BankAccount(String accountNumber, double balance) {this.accountNumber = accountNumber;this.balance = balance;}public void deposit(double amount) {if (amount > 0) {balance += amount;}}public void withdraw(double amount) {if (amount > 0 && amount <= balance) {balance -= amount;} else {System.out.println("取款金额无效");}}public double getBalance() {return balance;}public String getAccountNumber() {return accountNumber;}
}// 子类：储蓄账户
package cn.juwatech.bank;public class SavingsAccount extends BankAccount {private double interestRate;public SavingsAccount(String accountNumber, double balance, double interestRate) {super(accountNumber, balance);this.interestRate = interestRate;}public void addInterest() {double interest = getBalance() * interestRate / 100;deposit(interest);}
}// 测试类
package cn.juwatech.bank;public class TestBank {public static void main(String[] args) {SavingsAccount sa = new SavingsAccount("123456", 1000.0, 5.0);sa.deposit(500);sa.withdraw(200);sa.addInterest();System.out.println("余额: " + sa.getBalance()); // 输出：余额: 1365.0}
}