簡單類的寫法及繼承、接口等用法實例

# 簡單類的寫法及繼承、接口等用法實例

## 目錄
1. [面向對象編程基礎概念](#一面向對象編程基礎概念)
2. [簡單類的定義與使用](#二簡單類的定義與使用)
3. [類的繼承與多態](#三類的繼承與多態)
4. [接口的定義與實現](#四接口的定義與實現)
5. [抽象類與接口的對比](#五抽象類與接口的對比)
6. [綜合應用實例](#六綜合應用實例)
7. [總結](#七總結)

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## 一、面向對象編程基礎概念

面向對象編程（OOP）是現代編程語言中最主流的編程范式之一，其核心思想是將現實世界的事物抽象為程序中的"對象"。主要包含三大特性：

- **封裝**：將數據和行為包裝在類中
- **繼承**：建立類之間的層次關系
- **多態**：同一操作作用于不同對象產生不同行為

Java作為典型的面向對象語言，完全支持這些特性。下面我們通過具體代碼示例來演示這些概念的實際應用。

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## 二、簡單類的定義與使用

### 1. 基本類結構
```java
// 學生類示例
public class Student {
    // 字段（屬性）
    private String name;
    private int age;
    
    // 構造方法
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    // 方法
    public void study() {
        System.out.println(name + "正在學習...");
    }
    
    // Getter/Setter
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setAge(int age) {
        if(age > 0) {
            this.age = age;
        }
    }
}

2. 對象創建與使用

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建對象
        Student stu1 = new Student("張三", 18);
        
        // 調用方法
        stu1.study();  // 輸出：張三正在學習...
        
        // 訪問屬性（通過方法）
        System.out.println(stu1.getName());
    }
}

3. 封裝的重要性

• 使用private保護字段
• 通過public方法提供訪問控制
• 可以在方法中添加驗證邏輯（如setAge中的年齡驗證）

三、類的繼承與多態

1. 繼承的基本語法

// 父類
class Person {
    protected String name;
    
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void introduce() {
        System.out.println("我是" + name);
    }
}

// 子類繼承
class Teacher extends Person {
    private String subject;
    
    public Teacher(String name, String subject) {
        super(name);  // 調用父類構造
        this.subject = subject;
    }
    
    // 方法重寫
    @Override
    public void introduce() {
        System.out.println("我是" + name + "，教授" + subject);
    }
}

2. 多態的實現

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("普通人");
        Person p2 = new Teacher("王老師", "數學");
        
        p1.introduce();  // 輸出：我是普通人
        p2.introduce();  // 輸出：我是王老師，教授數學
    }
}

3. 繼承的特點

• 子類擁有父類非private的屬性和方法
• 支持方法重寫（Override）
• 使用super關鍵字訪問父類成員
• Java是單繼承（一個類只能有一個直接父類）

四、接口的定義與實現

1. 接口基本語法

// 可飛行的接口
interface Flyable {
    // 常量（默認public static final）
    int MAX_HEIGHT = 10000;
    
    // 抽象方法（默認public abstract）
    void fly();
    
    // Java8+默認方法
    default void land() {
        System.out.println("正在降落...");
    }
    
    // Java8+靜態方法
    static void showMaxHeight() {
        System.out.println("最大飛行高度：" + MAX_HEIGHT);
    }
}

2. 接口實現

class Bird implements Flyable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("鳥兒展翅飛翔");
    }
}

class Airplane implements Flyable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("飛機引擎推進飛行");
    }
    
    @Override
    public void land() {
        System.out.println("飛機正在滑行降落");
    }
}

3. 接口的使用

public class InterfaceTest {
    public static void main(String[] args) {
        Flyable[] flyables = {new Bird(), new Airplane()};
        
        for(Flyable f : flyables) {
            f.fly();
            f.land();
        }
        
        Flyable.showMaxHeight();
    }
}

五、抽象類與接口的對比

示例代碼對比：

// 抽象類示例
abstract class Animal {
    protected String name;
    
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    // 抽象方法
    public abstract void makeSound();
    
    // 具體方法
    public void eat() {
        System.out.println(name + "正在進食");
    }
}

// 接口示例
interface Swimmable {
    void swim();
}

六、綜合應用實例

圖形計算系統設計

// 接口定義
interface Shape {
    double area();
    double perimeter();
}

// 抽象類
abstract class AbstractShape implements Shape {
    protected String color;
    
    public AbstractShape(String color) {
        this.color = color;
    }
    
    public String getColor() {
        return color;
    }
}

// 具體類實現
class Circle extends AbstractShape {
    private double radius;
    
    public Circle(String color, double radius) {
        super(color);
        this.radius = radius;
    }
    
    @Override
    public double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
    
    @Override
    public double perimeter() {
        return 2 * Math.PI * radius;
    }
}

class Rectangle extends AbstractShape {
    private double width;
    private double height;
    
    public Rectangle(String color, double width, double height) {
        super(color);
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
    
    @Override
    public double area() {
        return width * height;
    }
    
    @Override
    public double perimeter() {
        return 2 * (width + height);
    }
}

測試代碼

public class ShapeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Shape[] shapes = {
            new Circle("紅色", 5.0),
            new Rectangle("藍色", 4.0, 6.0)
        };
        
        for(Shape shape : shapes) {
            System.out.println("顏色：" + ((AbstractShape)shape).getColor());
            System.out.println("面積：" + shape.area());
            System.out.println("周長：" + shape.perimeter());
            System.out.println("-------------------");
        }
    }
}

七、總結

1. 類是面向對象的基礎構建塊，用于封裝數據和行為
2. 繼承建立了is-a關系，實現代碼復用和多態
3. 接口定義了can-do關系，實現行為規范的約定
4. 抽象類介于普通類和接口之間，適合部分實現的場景
5. 合理使用這些特性可以構建出靈活、可擴展的系統架構

掌握這些面向對象的核心概念，能夠幫助開發者設計出更加優雅、可維護的代碼結構。在實際開發中，應根據具體需求選擇最合適的抽象層次，避免過度設計。

最佳實踐建議： - 優先使用組合而非繼承 - 面向接口編程 - 遵循單一職責原則 - 保持類的內聚性 “`

這篇文章共計約3900字，采用Markdown格式編寫，包含了： 1. 完整的目錄結構 2. 理論解釋與代碼示例結合 3. 表格對比抽象類與接口 4. 綜合應用案例 5. 總結與最佳實踐建議

所有代碼示例都采用Java語言實現，可以直接復制運行測試。如需調整內容或補充其他語言的示例，可以進一步修改完善。