编辑“︁面向对象三大特性”︁

{{Note|本章节适用于Java初学者及需要巩固面向对象基础的程序员。内容将结合理论、代码示例和实际应用场景进行讲解。}}

= 面向对象三大特性 =
面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）的三大核心特性是'''封装'''、'''继承'''和'''多态'''。这些特性共同构成了Java语言的设计基础，使代码更模块化、可重用和易维护。

== 1. 封装（Encapsulation） ==
封装是将数据（属性）和行为（方法）捆绑在一起的机制，同时对外隐藏内部实现细节。

=== 核心原则 ===
* 将字段设为私有（private）
* 通过公共方法（getter/setter）控制访问
* 隐藏不必要的实现细节

=== 代码示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
public class BankAccount {
    // 私有字段（数据隐藏）
    private double balance;
    private String accountNumber;

    // 公共方法（受控访问）
    public void deposit(double amount) {
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
        }
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

    // 私有方法（内部实现细节）
    private void logTransaction(String type) {
        System.out.println("Transaction: " + type);
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 实际应用 ===
* 银行系统：隐藏账户余额计算逻辑
* 用户认证：封装密码验证过程
* API设计：暴露必要接口，隐藏实现

== 2. 继承（Inheritance） ==
继承允许创建基于现有类的新类，实现代码重用和层次结构组织。

=== 类型体系 ===
<mermaid>
classDiagram
    class Vehicle {
        +String brand
        +void startEngine()
    }
    class Car {
        +int numDoors
        +void openTrunk()
    }
    class Motorcycle {
        +boolean hasSidecar
    }
    Vehicle <|-- Car
    Vehicle <|-- Motorcycle
</mermaid>

=== 代码示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
// 父类
class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}

// 子类
class Dog extends Animal {
    void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}

// 使用
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog myDog = new Dog();
        myDog.eat();  // 继承自Animal
        myDog.bark(); // 自有方法
    }
}
</syntaxhighlight>

输出结果：
<pre>
Animal is eating
Dog is barking
</pre>

=== 继承类型 ===
* 单继承（Java只支持单类继承）
* 多级继承
* 接口多重继承（通过implements）

=== 实际应用 ===
* GUI组件库（Button → Component）
* 游戏开发（Enemy → Character）
* 企业系统（Manager → Employee）

== 3. 多态（Polymorphism） ==
多态允许不同类的对象对同一消息做出不同响应，分为编译时多态（重载）和运行时多态（重写）。

=== 方法重载（Overloading） ===
同一类中方法名相同但参数不同：
<syntaxhighlight lang="java">
class Calculator {
    int add(int a, int b) { return a + b; }
    double add(double a, double b) { return a + b; }
    String add(String a, String b) { return a.concat(b); }
}
</syntaxhighlight>

=== 方法重写（Overriding） ===
子类重新定义父类方法：
<syntaxhighlight lang="java">
class Bird {
    void fly() {
        System.out.println("Bird is flying");
    }
}

class Penguin extends Bird {
    @Override
    void fly() {
        System.out.println("Penguin can't fly");
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 多态原理 ===
* 向上转型（Upcasting）：父类引用指向子类对象
* 动态绑定（Dynamic Binding）：运行时确定实际调用方法

=== 实际应用 ===
* 支付系统（Payment接口 → 多种支付方式）
* 插件架构（统一接口不同实现）
* 集合框架（List接口 → ArrayList/LinkedList）

== 数学基础 ==
多态的实现基于'''Liskov替换原则'''（LSP）：
<math>
\forall x : T. \forall y : S. \text{如果} S \leq T \text{那么} y \text{可替换} x
</math>

== 综合案例：电商系统 ==
<mermaid>
classDiagram
    class Product {
        <<abstract>>
        +String name
        +double price
        +abstract void display()
    }
    class Book {
        +String author
        +void display()
    }
    class Electronics {
        +String warranty
        +void display()
    }
    Product <|-- Book
    Product <|-- Electronics
</mermaid>

实现代码：
<syntaxhighlight lang="java">
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Product[] cart = {
            new Book("Java编程", 59.99, "John Doe"),
            new Electronics("手机", 2999.99, "2年")
        };

        for (Product p : cart) {
            p.display(); // 多态调用
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

== 常见问题 ==
{{Q&A
|问题1 = 封装是否意味着所有字段都必须私有？
|答案1 = 不是绝对的。虽然封装推荐私有化字段，但有时protected或包私有访问更合适，特别是在框架设计中需要子类访问的情况。
}}

{{Q&A
|问题2 = Java为什么不支持多继承？
|答案2 = 为避免"菱形继承问题"带来的复杂性。Java通过接口实现多重继承的替代方案。
}}

== 最佳实践 ==
* 封装：优先使用private，逐步放宽访问控制
* 继承：遵循"is-a"关系，避免过度继承
* 多态：面向接口编程，而非具体实现

== 总结表 ==
{| class="wikitable"
|+ 三大特性对比
! 特性 !! 关键点 !! 实现方式 !! 优势
|-
| '''封装''' || 信息隐藏 || private字段 + 公共方法 || 安全性、易维护
|-
| '''继承''' || 代码复用 || extends关键字 || 层次结构、扩展性
|-
| '''多态''' || 多种形态 || 重载/重写 + 向上转型 || 灵活性、可扩展
|}

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