在 Java 中，封装、继承、多态 是面向对象编程（OOP）的三大核心特性。它们共同构建了代码的可维护性、复用性和灵活性。以下是详细解释和示例：

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一、封装 (Encapsulation)

定义

将对象的属性和方法包装在一起，并对外隐藏实现细节，仅通过受控的接口访问数据。

核心思想

• 数据隐藏：用 private 修饰属性，禁止直接访问。
• 暴露接口：通过 public 的 getter/setter 方法操作属性。

作用

• 防止不合理的数据修改（如年龄不能为负数）。
• 降低耦合度，内部修改不影响外部调用。
• 提高代码安全性。

示例代码

java
public class Student {
    private String name;
    private int age;

    // Getter 方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    // Setter 方法（可添加逻辑校验）
    public void setAge(int age) {
        if (age > 0) {
            this.age = age;
        } else {
            System.out.println("年龄无效");
        }
    }
}

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二、继承 (Inheritance)

定义

子类继承父类的属性和方法，实现代码复用和层次化设计。通过 extends 关键字实现。

核心规则

• 单继承：Java 中一个类只能有一个直接父类。
• 构造方法：子类构造方法默认调用 super()（父类无参构造）。
• 方法重写：子类可覆盖父类方法（需 @Override 注解）。

作用

• 复用已有代码，避免冗余。
• 建立类之间的层次关系（如 Animal → Dog）。

示例代码

java
class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("动物在进食");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    void eat() {
        System.out.println("狗在啃骨头");
    }

    void bark() {
        System.out.println("汪汪叫");
    }
}

// 使用
Animal dog = new Dog();
dog.eat(); // 输出：狗在啃骨头（多态）
// dog.bark(); // 错误！父类引用无法调用子类特有方法

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三、多态 (Polymorphism)

定义

同一操作作用于不同对象时，产生不同的行为。分为 编译时多态（方法重载）和 运行时多态（方法重写）。

实现方式

1. 方法重写 (Override)
   子类重新定义父类的方法。
2. 向上转型
   父类引用指向子类对象（如 Animal a = new Dog();）。
3. 动态绑定
   JVM 在运行时根据对象实际类型调用对应方法。

核心特点

• 消除类型之间的耦合。
• 提高代码扩展性（如新增子类不影响原有逻辑）。

示例代码

java
class Animal {
    void sound() {
        System.out.println("动物发出声音");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    void sound() {
        System.out.println("喵喵喵");
    }
}

class Bird extends Animal {
    @Override
    void sound() {
        System.out.println("叽叽喳喳");
    }
}

// 测试多态
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal[] animals = {new Cat(), new Bird()};
        for (Animal a : animals) {
            a.sound(); // 同一方法，不同表现
        }
    }
}

多态的应用场景

• 接口多态：通过实现不同接口定义行为。
• 集合框架：List list = new ArrayList();
• 设计模式：工厂模式、策略模式等。

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四、三者关系总结

特性	核心目标	关键实现方式
封装	隐藏细节，保护数据	private + getter/setter
继承	代码复用，建立层次结构	extends + 方法重写
多态	灵活扩展，统一接口	方法重写 + 向上转型

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五、常见问题

1. 封装是否必须使用 getter/setter？
   不是必须，但推荐使用以控制数据访问。

2. 继承会继承父类的私有属性吗？
   会继承，但无法直接访问（需通过父类的公共方法）。

3. 如何区分重载 (Overload) 和重写 (Override)？

   • 重载：同一类中，方法名相同，参数列表不同。
   • 重写：子类中，方法名、参数、返回类型与父类相同。

4. 多态中能否调用子类特有方法？
   需要向下转型：

   java
   if (animal instanceof Dog) {
       Dog dog = (Dog) animal;
       dog.bark();
   }
   

掌握这三大特性，可以更高效地设计健壮的 Java 程序！