Java教程-详解Java OOP 概念

在本页面中，我们将学习面向对象编程（OOP）的基础知识。面向对象编程是一种编程范式，它引入了许多概念，如继承、数据绑定、多态性等。

Simula被认为是第一个面向对象的编程语言，它将一切都表示为对象。真正的面向对象编程语言是指完全采用对象范例的编程语言。

Smalltalk被认为是第一个真正的面向对象编程语言。

流行的面向对象语言包括Java、C#、PHP、Python和C++等。

面向对象编程的主要目标是模拟现实世界的实体，如对象、类、抽象、继承、多态等。

OOP（面向对象编程）系统

在面向对象编程中，对象表示现实世界的实体，如笔、椅子、桌子、计算机、手表等。面向对象编程是一种通过使用类和对象来设计程序的方法或范例。它简化了软件开发和维护，引入了以下概念：

• 对象：表示具体的实体，具有特定的属性和行为。
• 类：用于定义对象的模板，包含了对象的属性和方法。
• 继承：允许一个类继承另一个类的属性和方法，促进代码重用和层次化设计。
• 多态性：允许对象根据所处的上下文表现出不同的行为，提高灵活性和可扩展性。
• 抽象：通过定义接口和抽象类来隐藏对象的具体实现细节，只暴露必要的方法和属性。
• 封装：将相关的数据和方法封装在一起，通过限制对对象内部数据的直接访问来提高安全性和可维护性。

除了这些概念，面向对象设计还使用了其他一些术语，如耦合（组件之间的依赖程度）和聚合（对象之间的关联关系）。

Object对象

在面向对象编程中，任何具有状态和行为的实体都被称为对象。例如，椅子、笔、桌子、键盘、自行车等物理或逻辑实体都可以是对象。

对象可以被视为类的实例，它们具有地址并在内存中占用一些空间。对象可以通过消息的发送和响应来进行通信，而无需了解彼此的数据或代码细节。

举个例子，狗就是一个对象，因为它具有颜色、名称、品种等状态，并且可以执行摇尾巴、吠叫、进食等行为。

类（Class）

类是对象的集合，它可以被视为逻辑实体。

类还可以被定义为创建单个对象的蓝图。类本身不占用任何空间。

继承（Inheritance）

当一个对象获得其父对象的所有属性和行为时，我们称之为继承。继承提供了代码的可重用性，并用于实现运行时的多态性。

多态性（Polymorphism）

当一项任务可以以多种方式执行时，我们称之为多态性。例如，绘制不同的形状（如三角形、矩形）以满足客户的需求。

在Java中，我们使用方法重载（method overloading）和方法覆盖（method overriding）来实现多态性。

另一个例子是动物的叫声，猫会发出喵喵的声音，狗会发出汪汪的声音，等等。

抽象（Abstraction）

将内部细节隐藏并展示功能称为抽象。比如电话，我们不需要知道内部是如何处理的。

在Java中，我们使用抽象类和接口来实现抽象。

封装（Encapsulation）

将代码和数据绑定（或封装）到一个单元中称为封装。类比如药丸胶囊中封装了不同的药物。

Java中的类就是封装的一个例子。Java Bean是一个完全封装的类，因为其中的所有数据成员都是私有的。

耦合（Coupling）

耦合指的是类之间的相互依赖和信息共享。当类之间彼此了解时，就会存在耦合关系。如果一个类具有另一个类的详细信息，那么它们之间的耦合就比较强。在Java中，我们使用private、protected和public修饰符来明确类、方法和字段的可见性级别。通过使用较弱耦合的接口，可以减少具体实现之间的依赖关系。

内聚（Cohesion）

内聚指的是组件内部执行单个明确定义任务的程度。高度内聚的方法完成单一明确的任务。低内聚的方法会将任务拆分为多个部分。例如，java.io包是一个高度内聚的包，因为它包含与I/O相关的类和接口。然而，java.util包是一个低内聚的包，因为它包含了不相关的类和接口。

关联（Association）

关联表示对象之间的关系。一个对象可以与一个或多个对象相关联。有四种常见的关联类型：

• 一对一（one-to-one）
• 一对多（one-to-many）
• 多对一（many-to-one）
• 多对多（many-to-many）

关联可以是单向的或双向的。

聚合（Aggregation）

聚合是实现关联关系的一种方式。聚合表示一个对象包含其他对象作为其状态的一部分。它表示对象之间的弱关系。在Java中，聚合关系也被称为"has-a"关系，它是对对象进行重用的一种方式。

OOP相对于面向过程的编程语言的优势

1. OOP使开发和维护更容易，而在面向过程的编程语言中，随着代码规模的增加，管理起来变得困难。
2. OOP提供了数据隐藏，而在面向过程的编程语言中，全局数据可以从任何地方访问。

图：面向过程编程中的数据表示

图：面向对象编程中的数据表示

3) OOP 提供了更有效地模拟真实世界事件的能力。如果我们使用面向对象的编程语言，我们可以提供实际应用问题的解决方案。