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 {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

package cn.juwatech.polymorphism;

public class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public 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
    }
}