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面向对象编程的四大特性详解：封装、继承、多态与抽象

news 来源：原创 2025/4/23 0:50:10

🎯 面向对象编程的四大特性（OOP 特性）

特性	中文名	关键词	简述
Encapsulation	封装	数据隐藏、对外提供方法	把数据和操作绑定在一起，对外隐藏实现细节
Inheritance	继承	代码复用、层次结构	子类继承父类，获得其属性和方法
Polymorphism	多态	一个接口，多种实现	同一方法调用表现出不同的行为
Abstraction	抽象	忽略具体细节，关注行为	提炼共性特征，定义标准操作

🧩 一、封装（Encapsulation）

✅ 概念

将数据（属性）和操作这些数据的方法（行为）绑定在一起，并对外隐藏内部实现细节，只暴露必要接口，形成一个独立的对象 (类的实例)。

🎯 现实类比

电饭煲：外部只需要按“煮饭”，不用关心内部如何加热、控温。
Java 中：通过 private 修饰属性，public 提供访问方法（getter/setter）

📦 Java 示例

public class Person {private String name;  // 封装属性private int age;public String getName() {return name;      // 提供外部访问}public void setName(String name) {this.name = name;}public void setAge(int age) {this.age = age;}
}

可以看得出，Person 类对外没有提供 age 的 getter 方法，因为 Person 的年龄要保密。
所以，封装是把一个对象的属性私有化，同时提供一些可以被外界访问的方法。

❗ 面试陷阱

**封装 = 只加 private 吗？**不是。封装 = 数据隐藏 + 提供控制访问的方式。
**为什么要封装？**保证对象内部状态安全，避免被随意更改。

🧬 二、继承（Inheritance）

✅ 概念

子类继承父类的属性和方法，实现代码复用和体系结构扩展。

同时，子类还可以重写或者扩展从父类继承来的属性和方法，从而实现多态。

🎯 现实类比

Bird 是 Animal 的一种，继承了动物的行为如“吃、睡”。
Java 中使用 extends 实现继承。

📦 Java 示例

class Animal {protected String name;protected int age;void eat() {System.out.println("动物在吃东西");}
}class Dog extends Animal {private String master;void bark() {System.out.println("狗在叫");}
}

Dog 类继承了 Animal 类的属性（name、age）和方法（eat），同时还有自己的属性（master）和方法（bark）。

❗ 面试陷阱

Java 是单继承语言，一个类只能继承一个类。
接口（interface）可以多继承，类可以实现多个接口。

为什么Java里面要多组合少继承？

继承适合描述“is-a”的关系，但继承容易导致类之间的强耦合，一旦父类发生改变，子类也要随之改变，违背了开闭原则（尽量不修改现有代码，而是添加新的代码来实现）。

组合适合描述“has-a”或“can-do”的关系，通过在类中组合其他类，能够更灵活地扩展功能。组合避免了复杂的类继承体系，同时遵循了开闭原则和松耦合的设计原则。

举个例子，假设采用继承，每种形状和样式的组合都会导致类的急剧增加：

// 基类
class Shape {public void draw() {System.out.println("Drawing a shape");}
}// 圆形
class Circle extends Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("Drawing a circle");}
}// 带红色的圆形
class RedCircle extends Circle {@Overridepublic void draw() {System.out.println("Drawing a red circle");}
}// 带绿色的圆形
class GreenCircle extends Circle {@Overridepublic void draw() {System.out.println("Drawing a green circle");}
}// 类似的，对于矩形也要创建多个类
class Rectangle extends Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("Drawing a rectangle");}
}class RedRectangle extends Rectangle {@Overridepublic void draw() {System.out.println("Drawing a red rectangle");}
}

组合模式更加灵活，可以将形状和颜色分开，松耦合。

// 形状接口
interface Shape {void draw();
}// 颜色接口
interface Color {void applyColor();
}

形状干形状的事情。

// 圆形的实现
class Circle implements Shape {private Color color;  // 通过组合的方式持有颜色对象public Circle(Color color) {this.color = color;}@Overridepublic void draw() {System.out.print("Drawing a circle with ");color.applyColor();  // 调用颜色的逻辑}
}// 矩形的实现
class Rectangle implements Shape {private Color color;public Rectangle(Color color) {this.color = color;}@Overridepublic void draw() {System.out.print("Drawing a rectangle with ");color.applyColor();}
}

颜色干颜色的事情

// 红色的实现
class RedColor implements Color {@Overridepublic void applyColor() {System.out.println("red color");}
}// 绿色的实现
class GreenColor implements Color {@Overridepublic void applyColor() {System.out.println("green color");}
}

🎭 三、多态（Polymorphism）

✅ 概念

同一个行为在不同类的对象上可以产生不同的实现效果。

多态其实是一种能力——同一个行为具有不同的表现形式；换句话说就是，执行一段代码，Java 在运行时能根据对象类型的不同产生不同的结果。

🎯 多态的三个必要前置条件

类型	描述	示例
编译时多态	方法重载（Overload）	同类中方法名相同，参数不同
运行时多态	方法重写（Override）	子类重写父类方法
接口多态	父类引用指向子类对象	`Animal a = new Dog();`

📦 Java 示例

class Animal {void makeSound() {System.out.println("动物在叫");}
}class Dog extends Animal {void makeSound() {System.out.println("狗在汪汪叫");}
}Animal a = new Dog();
a.makeSound();  // 输出：狗在汪汪叫

❗ 面试陷阱

**多态的前提？**必须有继承或接口 + 方法重写 + 父类引用指向子类对象。
多态不适用于 static、private、构造器方法。

多态的实现原理是什么？

多态通过动态绑定实现，Java 使用虚方法表存储方法指针，方法调用时根据对象实际类型从虚方法表查找具体实现。

🧱 四、抽象（Abstraction）

✅ 概念

抽象是指从一类事物中提取共性特征，隐藏实现细节，仅保留对外功能定义。

🎯 类比理解

“人会说话”是抽象概念，至于“说中文/说英语”是具体实现。
Java 中通过 abstract class 或 interface 实现抽象。

📦 Java 示例

abstract class Animal {abstract void makeSound();  // 抽象方法
}class Cat extends Animal {void makeSound() {System.out.println("猫在喵喵叫");}
}

// 定义一个接口，相当于完全抽象类
interface Animal {void makeSound();  // 抽象方法（默认 public abstract）
}// 实现类必须实现接口中的所有方法
class Dog implements Animal {@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("狗在汪汪叫");}
}