Java面向对象三大基本特征：封装、继承、多态（超详细）

Java面向对象的三大基本特征

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学习目标

熟练掌握三大基本特征的的概念与应用

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一、学习步骤

1.封装

学习封装我们需要了解类和对象的概念
(1)、类

• 类是拥有相同特性（状态）和行为（功能）的多个事物的抽象描述。
• 类是用来描述群体的，是对群体的抽象描述。例如eacher类用于描述老师这个群体，张三是老师，李四是老师，王五也是老师。
• 在程序中，类就可以作为一种新型的数据类型。可以使用类来声明变量

(2)、对象

• 对象是类的一个具体实例，它用于描述一个具体的个体。
• 对象一定属于某一类，具备该类的特征和行为。例如张三老师必须具备老师这个类的特征，老师有教学生的行为，那么张三是老师，当然也会教学生
• 对象是独立的，唯一的个体。

(3)、封装

• 封装的定义：
  把对象的字段和方法存放在一个独立的模块中（类）
  信息隐藏，尽可能隐藏对象的数据和功能的实现细节
• 封装的好处：
  保证数据的安全性，防止调用者随意修改数据
  提高组件的重用性，把公用功能放到一个类中，谁需要该功能，直接调用即可
  

(4)、访问修饰符
封装其实就是要让有些类看不到另外一些类中定义的字段和方法。Java提供了不同的访问权限修饰符来限定类中的成员让谁可以访问到。

2.继承

继承可以解决代码复用问题，当多个类存在相同的属性和方法时，可以从这些类中提取出共同的属性和方法给父类，然后我们的子类就可以省去这些共同的属性和方法，只需要通过extends语句来声明继承即可

例子：

老师：拥有名字、年龄、级别三个状态，有授课和休息两个功能
学生：拥有名字、年龄、学号三个状态，有学习和休息两个功能
以上老师和学生都拥有名字和你年龄2个字段，都有休息的功能，我们可以吧共同的字段提取出来给父类来定义，把休息的功能也提取出来给父类，
然后老师和学生类就不需要定义这2个字段了，也可以不定义休息的方法了，只需要用extends去继承父类即可。

(1)、继承语法

public class 子类名 extends 父类名{ }

注意：Java中类只支持单继承，但是支持多重继承。也就是说一个子类只能有一个直接的父类，父类也可以再有父类，Java中接口是支持多继承的。


(2)、 子类能继承的父类成员
子类继承父类之后，可以拥有到父类的某一些成员（字段和方法），根据访问修饰符来判断：

• 如果父类中的成员使用public和protected修饰，子类都能继承
• 如果父类和子类在同一个包中，使用缺省访问修饰的成员，此时子类可以继承到
• 如果父类中的成员使用private修饰，子类继承不到。private只能在本类中访问（这里引入一个拥有的概念，子类可以拥有父类的private修饰的方法，当时只能通过get和set方法访问）
• 父类的构造器，子类也不能继承，因为构造器必须和当前的类名相同
  
  
  
  

(3)、方法覆盖

• 方法覆盖的定义：
  子类继承了父类，可以拥有父类的部分方法和成员变量。可是当父类的某个方法不适合子类本身时，我们就可以使用方法覆盖去重写父类的方法
  特征时
• 方法覆盖的语法：
  首先子类得继承父类，当子类存在一个和父类一模一样的方法时，我们就称之为子类覆盖了父类的方法，也称之为重写。
  
• 方法的调用顺序：
  通过对象调用方法时，先在子类中查找有没有对应的方法，若存在就执行子类的，若子类不存在就执行父类的，如果父类也没有，报错。
  
• 方法覆盖的细节：
  1> private修饰的方法不能被子类所继承，也就不存在覆盖的概念。
  2> 实例方法签名必须相同 (方法签名= 方法名 + 方法的参数列表)
  3> 子类方法的返回值类型是和父类方法的返回类型相同或者是其子类
  子类方法的访问权限比父类方法访问权限更大或相等
  4> 如果父类方法是private，子类方法不能重写。==> 重写建立在继承的基础上，没有继承，就不能重写。
  5> 子类方法中声明抛出的异常小于或等于父类方法声明抛出异常类型

上述的方法覆盖细节真多，记不住，那么记住下面这句话就万事OK了。
精华：直接把你要重写的方法复制粘贴到子类中，然后重新编写子类方法体就好了！

(4)、super关键字
在子类中的某一个方法中需要去调用父类中被覆盖的方法，此时得使用super关键字。

子类方法名() {
	super.父类方法名;
}

3.多态

所谓多态，表示一个对象具有多种形态。说的具体点就是同一引用类型变量调用同一方法时，由于引用实例不同，方法产生的结果不同。

例子：

// 现有3个类，狗和猫都继承了动物这个类
public class Animal{} 
public class Dog extends Animal{}   // Dog is a Animal 
public class Cat extends Animal{}  // Cat is a Animal
// 下面是2种实例化对象的方式
Dog d = new Dog();     //创建一只狗对象,赋给子类类型变量 
Animal a = new Cat(); //创建一只猫对象,赋给父类类型变量

我们看第二种实例化方式
编译时类型：声明对象变量的类型——>Animal
运行时类型：对象的真实类型 ——>Dog
当编译类型和运行类型不一致的时候，此时多态就产生了，结合多态语法理解记忆

(1)、多态语法

• 操作继承关系

父类 变量名 = new 子类(); 
变量名.方法();

• 操作实现关系（实际开发中较为常见）

接口 变量名 = new 实现类();
变量名.方法();

(2)、 多态例题

• 操作继承关系例题

Animal类：

public class Animal { 
	public void shut() {
		 System.out.println("Animal...shout..."); 
	 } 
 }

Dog类：

public class Dog extends Animal{ 
	public void shut() {
		System.out.println("旺旺旺..."); 
	} 
 }

Cat类：

public class Cat extends Animal{
	 public void shut() {
		 System.out.println("妙妙妙..."); 
	 } 
 }

测试类：

public class AnimalDemo { 
	public static void main(String[] args) {
		// 创建Cat对象 
		Animal a = new Cat(); 
		a.shout(); 
		// 创建Dog对象 
		a = new Dog(); 
		a.shout(); 
	} 
 }

运行结果：

妙妙妙... 
旺旺旺...

• 操作实现关系例题（实际开发中较为常见）

ISwimable 接口：

public interface ISwimable { 
	void swim(); 
}

Fish类：

public class Fish implements ISwimable{ 
	public void swim() { 
		System.out.println("游啊游..."); 
	} 
}

测试类：

public class FishDemo { 
	public static void main(String[] args) { 
		// 创建Fish对象 
		ISwimable fish = new Fish(); 
		fish = new Dog();
		//Dog也是实现了ISwimable接口的 
		Fish f = new Fish(); 
		fish.swim(); 
	} 
}

运行结果：

游啊游...

(3)、多态中方法的调用

文字解释：
例如上面的动物类：

Animal a = new Cat();
a.shout();

使用多态调用方法时，先判断shout方法是否在父类Animal类中：
1> 找不到：编译报错
找 到：再看shout方法是否在子类Cat类中：
2> 找不到：运行父类方法
找 到：运行子类方法（这个才是真正的多态方法调用）

(4)、多态中的类型转换

• 自动类型转换：把子类对象赋给父类变量（多态）

Object obj = new 子类对象();

Animal a = new Dog();  
Object obj = new Dog(); //Object是所有类的根类

• 强制类型转换：把父类类型对象赋给子类类型变量。

子类类型 变量 = (子类类型)父类对象;

• （前提：该对象的真实类型应该是子类类型），在实际开发过程中，如果需要调用子类特有的方法时，一定要进行强制类型转换。

Animal a = new Dog(); 
Dog d = (Dog) a; //正确 
Cat c = (Cat) a; //错误

注意：上面的 a 是父类引用指向子类对象， a 对象可以直接使用父类的方法和子类对父类重写的方法，但是不能直接访问子类独有的方法，要想访问需要把 a 对象转换成对应的子类类型，这也叫向上转型。

(5)、instanceOf
instanceof 运算符：判断该对象是否是某一个类/接口的实例，在开发中运用不是很多

语法格式： 
boolean b = 对象A instanceof 类B; //判断 A对象是否是 B类的实例？如果是,返回true

Animal a = new Dog(); 
System.out.println(a instanceof Animal);   //true 
System.out.println(a instanceof Dog);     //true 
System.out.println(a instanceof Cat);    //false

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总结

以上就是Java面向对象的三大基本特征封装、继承、多态的相关知识点了，代码仅供参考，欢迎各位大佬指正错误。