第一章：封装的艺术 —— 保护你的宝藏
案例分析：银行账户系统
想象一下，你正在构建一个银行账户系统。每个账户都有一个余额，这个余额需要受到严格的保护，不能被随意修改。我们可以通过封装来实现这一目标。
示例代码：
public class BankAccount {
private double balance; // 私有变量，不允许直接访问
public BankAccount(double initialBalance) {
if (initialBalance > 0.0) {
balance = initialBalance;
} else {
balance = 0.0;
}
}
// 提供公共方法存款
public void deposit(double amount) {
if (amount > 0.0) {
balance += amount;
}
}
// 提供公共方法取款
public boolean withdraw(double amount) {
if (amount <= balance) {
balance -= amount;
return true;
} else {
return false;
}
}
// 提供公共方法查询余额
public double getBalance() {
return balance;
}
}
在这个例子中，balance被声明为私有变量，只能通过deposit()、withdraw()和getBalance()方法进行访问和修改。这样，我们就能确保账户的安全性和一致性。
第二章：继承的传承 —— 父亲的衣钵
案例分析：动物王国
在Java中，继承允许我们创建一个类族谱，使得子类可以继承父类的属性和方法，从而实现代码的复用和扩展。
示例代码：
// 定义一个父类 Animal
public abstract class Animal {
protected String name;
protected int age;
public Animal(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public abstract void makeSound(); // 抽象方法，强制子类实现
}
// 定义一个子类 Dog，继承自 Animal
public class Dog extends Animal {
public Dog(String name, int age) {
super(name, age);
}
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("Woof woof!");
}
}
// 定义另一个子类 Cat，继承自 Animal
public class Cat extends Animal {
public Cat(String name, int age) {
super(name, age);
}
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("Meow meow!");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Animal myDog = new Dog("Buddy", 3);
Animal myCat = new Cat("Whiskers", 2);
myDog.makeSound(); // 输出: Woof woof!
myCat.makeSound(); // 输出: Meow meow!
}
}
在这个例子中，Animal类作为基类，定义了一个makeSound()抽象方法，所有继承自它的子类（如Dog和Cat）都必须实现这个方法。这样，我们就能够通过一个统一的接口（即Animal类）来处理不同类型的动物，体现了继承的优势。
第三章：多态的魔法 —— 变身大师的技能
案例分析：图形绘制系统
在Java中，多态允许我们编写更加灵活和通用的代码，通过多态，同一段代码可以处理不同类型的对象，具体的行为由运行时对象的实际类型决定。
示例代码：
// 定义一个图形接口 Shape
public interface Shape {
double calculateArea();
}
// 实现 Shape 接口的 Circle 类
public class Circle implements Shape {
private double radius;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
@Override
public double calculateArea() {
return Math.PI * radius * radius;
}
}
// 实现 Shape 接口的 Rectangle 类
public class Rectangle implements Shape {
private double width;
private double height;
public Rectangle(double width, double height) {
this.width = width;
this.height = height;
}
@Override
public double calculateArea() {
return width * height;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Shape circle = new Circle(5);
Shape rectangle = new Rectangle(4, 6);
System.out.println("Circle area: " + circle.calculateArea()); // 输出: Circle area: 78.53981633974483
System.out.println("Rectangle area: " + rectangle.calculateArea()); // 输出: Rectangle area: 24.0
}
}
在这个例子中，我们定义了一个Shape接口，以及两个实现该接口的类Circle和Rectangle。通过多态，我们可以使用Shape类型的引用指向任何实现了Shape接口的对象，并调用其calculateArea()方法。这样，我们就可以写出通用的代码，处理任意形状的图形，极大地提高了代码的灵活性和可扩展性。
设计模式与面向对象原则
深入理解封装、继承和多态之后，你将发现它们是许多高级编程概念和设计模式的基础。比如：
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单一职责原则：一个类应该只有一个引起它变化的原因，这正是封装思想的体现。例如，在
BankAccount类中，我们通过将balance设置为私有变量，并提供公共方法来操作它，确保了账户的职责清晰。 -
开放封闭原则：对扩展开放，对修改关闭。继承和多态机制是实现这一原则的关键。例如，在
Animal类的例子中，我们定义了一个抽象方法makeSound()，所有的子类都必须实现这个方法。这样，当我们需要添加新的动物类型时，只需创建一个新的子类即可，无需修改现有代码。 -
工厂模式：这是一种常用的创建型设计模式，用于封装对象的创建过程。通过工厂方法，我们可以根据传入的参数动态地创建对象，而无需指定具体的类。结合继承和多态，工厂模式可以提供非常灵活的对象创建机制。
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策略模式：这是一种行为型设计模式，允许在运行时选择算法或行为。通过定义一组算法接口，然后让不同的策略类实现这些接口，我们可以根据实际需求动态地切换策略，这充分体现了多态的灵活性。