了解面向对象编程 (OOP)

php中文网 2024-10-15 11:55:32

面向对象编程（oop）是 java 中的一个基本概念，它使创建模块化、可重用和可扩展的代码变得更加容易。在这篇文章中，我们将探讨 oop 的核心原则，例如类、对象、继承、封装、多态性和抽象。

1.面向对象编程简介

oop 是一种基于“对象”概念的编程范例，它可以包含数据和操作该数据的方法。通过将代码组织成对象，您可以创建更易于管理且更易于理解的程序。

oop 的四个关键原则是：

封装
传承
多态性
抽象

让我们在 java 的上下文中探索每个概念。

2.类和对象

2.1 什么是类？

java中的类是创建对象的蓝图。它定义了从类创建的对象将具有的属性（字段）和行为（方法）。将类视为概述对象的结构和功能的模板。

班级示例：

public class car {
    // fields (attributes)
    string mark;
    string model;
    int year;

    // method (behavior)
    void startengine() {
        system.out.println("engine started.");
    }
}

在这个例子中，car类有3个字段：mark、model、year，以及一个方法startengine()。

2.2 什么是对象？

对象是类的实例。定义类后，您可以从中创建多个对象，每个对象都有自己唯一的字段值。

创建对象的示例：

public class main {
    public static void main(string[] args) {
        // creating an object of the car class
        car mycar = new car();

        // setting field values
        mycar.mark = "toyota";
        mycar.model = "corolla";
        mycar.year = 2021;

        // calling a method
        mycar.startengine();  // outputs: engine started.
    }
}

在此示例中，mycar 是 car 类的一个对象，并为其字段分配了特定值。

挑战1：
创建一个名为 book 的类，其中包含标题、作者和页码字段。创建 book 类的对象，设置其字段，并打印出书籍的详细信息。

3.封装

封装是将数据（字段）和对数据进行操作的方法捆绑到单个单元或类中，并限制对某些对象组件的访问的做法。这是使用访问修饰符（私有、公共、受保护）来实现的。

封装有助于保护对象的内部状态免受意外干扰和误用。

封装示例：

public class person {
    // private fields
    private string name;
    private int age;

    // public methods to access private fields
    public string getname() {
        return name;
    }

    public void setname(string newname) {
        name = newname;
    }

    public int getage() {
        return age;
    }

    public void setage(int newage) {
        if (newage &gt; 0) {
            age = newage;
        }
    }
}

在此示例中，person 类通过将其字段设置为私有来封装其字段，并提供公共方法（getname、setname、getage、setage）来访问和修改这些字段。

挑战2：
通过将字段设为私有并为每个字段创建公共 getter 和 setter 方法，为 book 类添加封装。

4.传承

继承是一种允许一个类继承另一个类的属性和方法的机制。继承的类称为“子类”或“子类”，继承的类称为“超类”或“父类”。

继承提高了代码的可重用性，并在类之间建立了自然的层次结构。

继承示例：

// superclass
public class animal {
    void eat() {
        system.out.println("this animal is eating.");
    }
}

// subclass
public class dog extends animal {
    void bark() {
        system.out.println("the dog is barking.");
    }
}

public class main {
    public static void main(string[] args) {
        dog mydog = new dog();
        mydog.eat();  // inherited method from animal class
        mydog.bark(); // method from dog class
    }
}

在这个例子中，dog类继承了animal类的eat方法，并且也有自己的方法bark。

挑战3：
创建一个继承自 book 类的子类 ebook。添加新字段 filesize 和方法 download() 到 ebook 类。

5.多态性

多态允许不同类的对象被视为公共超类的对象。可以通过方法重写和接口来实现。

5.1 方法重写

方法重写允许子类提供其超类中已定义的方法的特定实现。

多态性示例：

public class animal {
    void sound() {
        system.out.println("this animal makes a sound.");
    }
}

public class cat extends animal {
    @override
    void sound() {
        system.out.println("the cat meows.");
    }
}

public class main {
    public static void main(string[] args) {
        animal myanimal = new cat(); // polymorphism
        myanimal.sound();  // outputs: the cat meows.
    }
}

在这个例子中，尽管 myanimal 是 animal 类型，但它引用的是 cat 类型的对象，并且调用了 cat 重写的 sound 方法。

挑战4：
重写 book 类中的 tostring 方法以返回书籍详细信息的字符串表示形式。

6.抽象

抽象涉及隐藏系统复杂的实现细节并仅公开必要的部分。可以使用抽象类和接口来实现。

6.1 抽象类

抽象类无法实例化，并且可能包含必须由子类实现的抽象方法（没有主体的方法）。

抽象示例：

abstract class Shape {
    abstract void draw();  // Abstract method
}

public class Circle extends Shape {
    @Override
    void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape myShape = new Circle();
        myShape.draw();  // Outputs: Drawing a circle.
    }
}

在这个例子中，shape是一个抽象类，有一个抽象方法draw，它是由circle类实现的。

挑战5：
使用抽象方法 poweron 创建一个抽象类 device。创建一个实现 poweron 方法的 smartphone 子类。