为什么 Java 是面向对象编程？

2025年9月4日 | 阅读 9 分钟

对象展示了现实世界中的事物，包含数据（如变量）和行为（如方法）。对象使代码更加组织化、易于重用，并且有利于管理大型项目。Java 还使用了继承（共享其特性）、封装（隐藏细节）、多态（以不同方式执行相同操作）等重要特性。这有助于使程序更加灵活和高效。

面向对象编程的特性

1. 类 (Class)

在面向对象编程中，类是基本的构建块。它可以被定义为一个模板，描述与类实例化相关的数据和行为。实例化一个类就是创建该类的一个对象（变量），可以使用该对象来访问类的成员变量和方法。

类也可以被称作是创建具有共同属性和方法的对象的逻辑模板。

例如，一个 Employee 类可能包含所有员工的详细信息，形式为变量和方法。如果该类被实例化（即创建了该类的对象，比如 e1），我们就可以访问该类的所有方法或属性。

要阅读更多 Java 类

类的示例

public Employee {
String emp_Name;
int emp_ID;
} 

2. 对象 (Object)

Java 中的对象是类的实例。类是指定对象构成和操作的模型或模板。它描述了该类的一个对象可能拥有的数据和行为，以属性和方法的形式。将类比作房子的设计图，将对象比作根据该设计图建造的实际房子。

要阅读更多 Java 对象

每个对象都具有以下特征：

状态（State）：这展示了对象包含的数据或信息。例如，“汽车”对象有颜色、速度和品牌。这些是它的属性。
行为（Behavior）：这表示对象可以做什么以及执行哪些操作。对于同一个“汽车”对象，其行为可以是驾驶、停止或转弯。这些被写成方法。
标识（Identity）：每个对象都有一个唯一的名称或标识。

抽象的示例

下面是用“Person”类创建对象的示例说明：

在这个例子中，我们创建了一个 Person 类的对象，并将其赋值给变量 person。

3. 抽象 (Abstraction)

在 Java 中，抽象是隐藏实现细节，只暴露对用户必要的特性或功能的过程。它强调对象做什么，而不是它怎么做。

要阅读更多 Java 抽象

抽象的示例

示例

abstract class Instrument {
	// Abstract method
	abstract void playSound();
}
// Guitar class inherits from Instrument
class Guitar extends Instrument {
	void playSound() {
		System.out.println("Playing guitar strings.");
	}
}
// Flute class also inherits from Instrument 
class Flute extends Instrument {
	void playSound() {
		System.out.println("Blowing into the flute.");
	}
}
// Main class
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		// Creating object of Guitar
		Instrument g = new Guitar();
		// Creating object of Flute
		Instrument f = new Flute();
		// Using the playSound method
		g.playSound();
		f.playSound();
	}
}

编译并运行

输出

Playing guitar strings.
Blowing into the flute.

解释

上面的 Java 程序通过使用一个乐器示例来展示抽象。我们创建了一个名为 Instrument 的抽象类，其中有一个 playSound() 方法，在抽象类中我们没有创建它的方法体。然后 Guitar 和 Flute 两个类扩展了 Instrument 类，并提供了它们各自版本的 playSound() 方法。

在 Main 类中，我们使用抽象类来创建 Guitar 和 Flute 的对象。当调用 playSound() 方法时，每个对象都会产生不同的输出。这展示了抽象如何通过允许我们定义通用的方法名，同时让每个类拥有自己的行为来工作。

4. 继承 (Inheritance)

继承允许一个类继承另一个类（称为超类或父类）的属性和行为。从超类派生的类称为子类或子组。通过继承，子类可以访问其超类的成员（字段和方法），强制执行重用规则，并鼓励层次结构。

继承代表 IS-A 关系，也称为父子关系。

要阅读更多内容，请访问 Java 继承

继承的示例

示例

//parent class
class Loan {
	void applyLoan() {
		System.out.println("Applying for Loan.");
	}
	void checkEligibility() {
		System.out.println("Checking Eligibility for loan");
	}
}
//child class for education loan
class EducationLoan extends Loan {
	void educationLoanDetails() {
		System.out.println("Education loan: For students, flexible repayment after graduation.");
	}
}
//Main class
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		// Education loan object
		EducationLoan EL = new EducationLoan();
		EL.applyLoan();
		EL.checkEligibility();
		EL.educationLoanDetails();
	}
}

编译并运行

输出

Applying for Loan.
Checking Eligibility for loan
Education loan: For students, flexible repayment after graduation.

解释

上面的 Java 程序通过不同类型的贷款展示了继承。Loan 类被称为父类，具有 applyLoan() 和 checkEligibility() 等通用方法。EducationLoan 类是子类，它继承了 Loan 类的属性和功能，并添加了自己特有的方法。

EducationLoan 类有 educationLoanDetails() 方法用于教育贷款详情。在 Main 类中创建了 EducationLoan 的对象，这些对象调用了继承的方法。这个例子展示了继承如何实现代码重用并在子类中扩展功能。

5. 多态 (Polymorphism)

Java 中的多态是指我们可以以不同方式执行单个操作的概念。多态源自两个希腊词：poly 和 morphs。 “poly” 的意思是“多”，“morphs” 的意思是“形式”。因此，多态意味着多种形式。

要阅读更多 Java 多态

多态有两种类型：

多态的示例

示例

class Animal {
	void sound() {
		System.out.println("Animal makes a sound");
	}
}
// Child class Dog
class Dog extends Animal {
	void sound() {
		System.out.println("Dog barks");
	}
}
// Child class Cat
class Cat extends Animal {
	void sound() {
		System.out.println("Cat meows");
	}
}
// Main class to test polymorphism
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Animal myAnimal = new Animal(); // Animal object
		Animal myDog = new Dog(); // Dog object
		Animal myCat = new Cat(); // Cat object
		myAnimal.sound(); //
		myDog.sound(); //
		myCat.sound(); //
	}
}

编译并运行

输出

Animal makes a sound
Dog barks
Cat meows

解释

上面的 Java 程序使用一个简单的动物示例展示了多态。父类名为 Animal，它有一个名为 sound() 的方法。Animal 类有两个子类 Dog 和 Cat，它们使用 extends 关键字继承 Animal 类，并重写了 sound() 方法以提供它们各自特定的行为。

当调用 sound() 方法时，Dog 类打印“Dog barks”，Cat 类打印“Cat meows”。在 main 方法中，创建了三个对象：一个 Animal 类型的，另外两个也是 Animal 类型，但分别持有 Dog 和 Cat 的对象。根据实际的对象类型，调用 sound() 方法时，每个对象都会有不同的响应。

这展示了运行时多态，其中相同的方法名（sound()）根据调用它的对象执行不同的操作。这有助于使代码更加灵活和易于管理。

6. 封装 (Encapsulation)

封装是将代码和数据包装到一个单元中的过程。胶囊是封装的完美例子，因为胶囊是多种药物的混合物。

要阅读更多 Java 封装

封装的示例

示例

// Student class with encapsulation
class Student {
	// Private variable
	private String name;
	private int rollNumber;
	// Setter method used to set value
	public void setName(String string) {
		name = string;
	}
	public void setRollNumber(int number) {
		rollNumber = number;
	}
	// Value is obtained using the getter method
	public String getName() {
		return name;
	}
	public int getRollNumber() {
		return rollNumber;
	}
}
// Main class 
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		// Create object of Student class
		Student stu1 = new Student();
		// Set roll number using setter method
		stu1.setName("Jhon");
		stu1.setRollNumber(101);
		// Get and display roll number using getter method
		System.out.println("Name of student: " + stu1.getName());
		System.out.println("Roll Number of student: " + stu1.getRollNumber());
	}
}

编译并运行

输出

Name of student: John
Roll Number of student: 101

解释

Student 类和 Main 类是上面 Java 程序中的两个类。Student 类存储姓名和学号，这些被设为私有，因此不能直接访问。所以，我们使用方法来设置和获取值。在 Main 类中，我们创建了一个 student 对象，设置了姓名和学号，然后打印它们。这就是所谓的封装，意味着保护数据安全，只允许通过受控访问。

面向对象编程的优点

更好的代码组织：为了更好地组织代码，OOP 有助于将程序分解成称为类和对象的更小的部分，使代码干净且易于管理。

可重用性：一旦创建了类，它就是可重用的，可以在其他程序中重复使用，这节省了时间。

易于维护：由于代码得到了组织，因此易于维护，并且在不影响整个程序的情况下，也易于查找和修复错误或进行更改。

数据安全性：它通过将数据隐藏在类中来保护数据的安全，因此我们只能通过选定的方法来访问或更改数据。这称为封装。

面向对象编程的缺点

更复杂：对于初学者来说，它可能更复杂且更难学习，因为它涉及对象、类、继承和多态等概念。

耗时更多：与简单的、直接的编码相比，使用 OOP 设计程序需要更多的计划和时间。

更大的代码量：OOP 程序通常由于类结构和额外的函数而具有更多的代码行，这可能会使程序变大。

执行速度较慢：OOP 程序由于对象和方法调用等额外的层而比简单程序运行得慢一些。

结论

在 Java 中，面向对象编程 (OOP) 是一种流行的编程方法，它使得设计、组织和维护复杂软件系统变得容易。OOP 主要关注创建展示现实世界实体，并具有属性（数据）和方法（行为）的对象。

OOP 的重要特性，如对象和类、继承、多态、封装和抽象，有助于将问题分解为可管理的块，促进代码重用，并增强数据安全性。具有这些特性的程序更容易维护、更具可扩展性和更灵活。

对于小型项目，简单的编程方法可能更合适。总而言之，OOP 是一个强大的工具，用于构建组织良好、易于维护且高效的软件系统。

面向对象编程选择题

1. 使用面向对象编程 (OOP) 的优点是什么？

它加快了程序的运行速度。
它以结构化和可重用的方式组织代码。
它占用的内存更少。
它能自动查找和纠正错误。

答案： B

解释：面向对象编程 (OOP) 有助于将代码组织到类和对象中，从而便于在项目之间进行管理、维护和重用。

2. 以下哪一项不是面向对象编程的必备组件？

继承
封装
编译
多态

答案：C

解释：编译不是 OOP 特有的功能，而是通用的编程过程。OOP 侧重于继承、封装和多态。

3. Java 中的封装是什么意思？

重用不同类的中的方法
在子类中更改方法的签名
隐藏对象的内部细节
从现有对象创建新对象

答案：C

解释：封装将类的内部数据设为私有，并仅提供公共方法（getter 和 setter 方法）来以受控方式访问或修改数据。

4. 以下哪一项是面向对象编程的一个缺点？

易于维护代码
设计和规划更复杂
代码可重用性
数据安全性得到提高

答案： B

解释：在面向对象编程中，需要非常仔细地进行设计和规划，因为它比简单的过程式编程方法对初学者来说更复杂。

5. 当父类引用用于保存子类对象的数据时会发生什么？

我们只能调用父类中的方法。
父类和子类的方法都可以调用
无法创建子类对象
程序会抛出错误

答案： A

解释：当父类引用持有子类对象时，我们只能访问父类的方法，而不能访问指定的子类方法。

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为什么 Java 是面向对象编程？

面向对象编程的特性

1. 类 (Class)

2. 对象 (Object)

3. 抽象 (Abstraction)

示例

4. 继承 (Inheritance)

示例

5. 多态 (Polymorphism)

示例

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示例

面向对象编程的优点

结论

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5. 多态 (Polymorphism)

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