Java 面向对象编程三大特征

面向对象三大特征: 封装、继承、多态

一、封装

(一)什么是封装

1. 隐藏复杂, 之间简单的操作入口
2. 封装后才是真正的“对象”(独立体)
3. 安全性: 完全暴露/毫无限制不叫封装, 可以确保数据安全/有效
4. 实现代码复用, 且有较好的适应性

(二)封装步骤

1. 所有属性私有化修饰, 让其只能在本类中进行访问

2. 对外提供简单的访问入口(如getter & setter), 实现安全访问

   其内部有安全控制语句(安全过滤)

*getter & setter的命名规则:小驼峰, 直接跟变量名(首字母大写). 如: setAge(int a){...}

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二、继承

(一)什么是继承

在实际开发中，凡是采用“is a”能描述的，都可以继承。

1. 基本作用: 代码复用（缺点：耦合度高）

2. 最重要作用: 有继承机制, 才有方法的覆盖和多态

   父类	基类/超类	superclass
   子类	派生类	subclass

B类继承A类，则称A类为超类(superclass)、父类、基类，B类则称为子类(subclass)、派生类、扩展类。

(二)如何使用继承

1. 语法

   [修饰符列表] class 子类名 extends 父类名{
       类体 = 属性 + 方法
   }
   

2. 子类可以继承父类的哪些数据?

除了private和constructor外, 都可以继承

3. 仅支持单继承(舍弃多继承)
4. 但支持间接继承, 即儿子可以继承爸爸, 然后孙子除了继承他爹, 还继承爷爷（如果要断子绝孙请加 final class {}）

C extends B{} //C直接继承B
B extends A{}   //C也可以继承到A
A extends T{}   //C也可以继承到T

4. 一个类没有显式继承任何类==仅继承了java.lang.Object

5. java 中规定，子类继承父类，除构造方法不能继承之外，剩下都可以继承。
   但是私有的属性无法在子类中直接访问。(父类中private修饰的不能在子类中直接访问。可以通过间接的手段来访问。)

(三)override方法覆盖

1. 什么时候需要

   父类中的通用方法无法满足当前子类的需求

2. 如何进行覆盖

   • 父子关系
   • 返回值类型、方法名、形参列表皆同
   • 访问权限不能更低, 可以更高
   • 抛出异常不能更多,可以更少

3. tip: 复制粘贴,修改方法体就好,防止写错而不发生覆盖

4. 无覆盖可言: private、inheritance(继承)、static

5.区别——方法重载和方法覆盖有什么区别？

• 方法重载发生在同一个类当中。

• 方法覆盖是发生在具有继承关系的父子类之间。

• 方法重载是一个类中，方法名相同，参数列表不同。

• 方法覆盖是具有继承关系的父子类，并且重写之后的方法必须和之前的方法一致：方法名一致、参数列表一致、返回值类型一致。

三、多态

(零)多态的作用

降低程序的耦合度「解耦合」,提高程序的扩展力「软件开发的重要目标」

(一)向上转型(upcasting)

实现多态的原理

1. 子 -转向-> 父 (大概念可以兼容小概念)
2. 自动转Animal a = new Cat();
3. 父子类中均有同一名动作(方法)时, 若有upcasting情况, 则编译时和运行时, 计算机认的对象类型不一样——
   • 编译时认Animal中有同名的方法(「静态绑定」成功才有后续的运行);
   • 运行时认Cat中的具体实现(JVM堆内存中, 底层是Cat对象, 所以也是执行Cat类的方法而非Animal「动态绑定」
   • 编译时绑定「静态绑定」
   • 运行时绑定「动态绑定」

(二)向下转型(downcasting)

1. 当调用的方法/访问的属性是子类型中特有、父类型中不存在的时候, 我们需要downcasting

2. 父 -转为-> 子需要加强制类型转换符

   要转为的和底层真实的, 这两种类型非继承关系时, 向下转型的强制转换会出现「类型转换异常」(java.lang,ClassCastException)

   Animal a1 = new Bird();
   Cat c1 = (Cat) a1;  //不可以, 底层不兼容/匹配
   //上述语句编译通过, 但无法运行
   

3. 如何避免类型转换异常——instanceof

instanceof运算符，可以在程序运行阶段动态的判断某个引用指向的对象是否为某一种类型。
养成好习惯！向下转型之前一定要使用instanceof运算符进行判断。

(1) 配合if语句安全过滤

(2) 语法格式: `引用 instanceof 数据类型名`

(3) 运算结果为布尔型

- true : 引用指向的对象是该数据类型
- false : 引用指向的对象不是该数据类型

(4)例

```java
if(a instanceof Cat){
    Cat c = (Cat) a;
    c.catchMouse();
}else if(a instanceof Bird){
  Bird b = (Bird) a;
  b.fly();
}
```

(三)多态在开发中的应用

多种形态，多种状态，编译和运行有两个不同的状态。
编译期叫做静态绑定。
运行期叫做动态绑定。
应用：
父类的引用指向子类的对象
例：
Master应该和Pet关联, 而不是分别与Cat和Dog关联
Master里进行对Pet抽象类的操作, 可以让它根据底层具体是Ca对象t还是Dog对象而有不同的操作

使用面向抽象编程——耦合度低、扩展力强; 简单来说就是, 用同一行代码来完成不同的动作