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📃文章前言

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JavaSE核心知識點02面向對象編程02-02（封裝、繼承、多態）

好的！封裝、繼承和多態是面向對象編程（OOP）的三大核心特性，理解它們對掌握Java至關重要。我會用通俗易懂的方式為你講解，并結合代碼示例幫助你理解。

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一、封裝（Encapsulation）

1. 什么是封裝？

• 定義：將數據（屬性）和操作數據的方法（行為）捆綁在一個類中，并對外隱藏內部實現細節。
• 核心思想：隱藏對象的屬性和實現細節，僅對外公開接口（方法）進行交互。
• 目的：提高安全性、可維護性、靈活性（例如：避免屬性被隨意修改）。

2. 如何實現封裝？

• 使用訪問修飾符控制屬性的可見性：
  • private：屬性只能在當前類內訪問。
  • public：屬性或方法可以被任何類訪問。
  • protected：允許子類和同包類訪問。
• 提供公共的getter和setter方法操作屬性。

3. 代碼示例

public class Student {// 私有屬性，外部無法直接訪問private String name;private int age;// 公共的getter方法，允許外部獲取屬性值public String getName() {return name;}// 公共的setter方法，允許外部設置屬性值（可添加校驗邏輯）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) {  // 校驗年齡合法性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. 封裝的好處

• 安全性：防止屬性被非法修改（如年齡為負數）。
• 靈活性：可以在setter方法中添加校驗邏輯，而外部調用者無需關心。
• 代碼維護：修改類的內部實現時，不影響外部代碼。

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二、繼承（Inheritance）

1. 什么是繼承？

• 定義：子類（派生類）繼承父類（基類）的屬性和方法，并可以擴展自己的功能。
• 核心思想：代碼復用 + 擴展功能。
• 語法：使用 extends 關鍵字。

2. 代碼示例

// 父類：Animal
class Animal {private String name;public void eat() {System.out.println(name + " is eating.");}public void setName(String name) {this.name = name;}
}// 子類：Dog（繼承Animal）
class Dog extends Animal {// 擴展自己的方法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();   // 調用父類方法dog.bark();  // 調用子類方法}
}

3. 繼承的注意事項

• 單繼承：Java中一個類只能直接繼承一個父類（不支持多繼承）。
• 構造方法：子類構造方法默認會調用父類的無參構造方法（可通過 super() 顯式調用父類構造方法）。
• 方法重寫（Override）：子類可以重寫父類的方法（后面多態中詳細講解）。

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三、多態（Polymorphism）

1. 什么是多態？

• 定義：同一操作作用于不同對象，可以有不同的行為（例如：同一方法在不同子類中有不同實現）。
• 兩種形式：
  1. 編譯時多態（靜態多態）：方法重載（Overload）。
  2. 運行時多態（動態多態）：方法重寫（Override） + 向上轉型（Upcasting）。

2. 方法重寫（Override）

• 子類重新定義父類中已有的方法。
• 規則：
  • 方法名、參數列表必須與父類方法相同。
  • 返回類型可以是父類方法返回類型的子類。
  • 訪問權限不能比父類方法更嚴格。

class Animal {public void makeSound() {System.out.println("Animal makes a sound");}
}class Dog extends Animal {@Override  // 注解：表示重寫父類方法public void makeSound() {System.out.println("Dog barks: Woof!");}
}class Cat extends Animal {@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("Cat meows: Meow~");}
}

3. 向上轉型（Upcasting）

• 將子類對象賦值給父類引用變量。
• 目的：通過父類引用調用子類重寫的方法，實現多態。

public class Main {public static void main(String[] args) {Animal animal1 = new Dog();  // 向上轉型Animal animal2 = new Cat();animal1.makeSound();  // 輸出 Dog barks: Woof!animal2.makeSound();  // 輸出 Cat meows: Meow~}
}

4. 多態的優勢

• 代碼擴展性：新增子類時無需修改原有代碼。
• 統一接口：用父類引用處理不同子類對象。

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四、總結與對比

特性	核心思想	關鍵實現方式
封裝	隱藏細節，暴露接口	private屬性 + getter/setter
繼承	代碼復用，擴展功能	extends關鍵字 + 方法重寫
多態	同一方法不同表現	方法重寫 + 向上轉型

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五、常見問題

1. 方法重載（Overload） vs 方法重寫（Override）

• 重載：同一類中，方法名相同，參數列表不同。
• 重寫：子類中重新實現父類方法。

2. 什么時候用繼承？

• 符合 “is-a” 關系時（例如：Dog is a Animal）。
• 避免過度繼承（優先考慮組合而非繼承）。

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通過這三個特性，你可以設計出靈活、可維護的Java程序。建議結合代碼實踐，嘗試自己編寫一些類，體會它們之間的關系！

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📜文末寄語

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