Java编程基础：面向对象与异常处理

# 1. Java编程基础概述

Java是一种广泛应用于企业级网络应用开发的编程语言，具有跨平台特性。它的面向对象编程思想使得程序具有更好的灵活性和可维护性。

- **1.1 Java编程语言简介**
Java是一种跨平台的编程语言，由Sun Microsystems于1995年发布。它被设计用来具有尽可能少的依赖关系，这意味着编写的Java程序可以在任何支持Java的设备上运行。Java可以用于开发各种类型的应用程序，从企业级服务器应用到移动应用和嵌入式系统。

- **1.2 Java面向对象编程概念**

Java是一种面向对象的编程语言，基于类和对象的概念。面向对象编程的核心概念包括封装、继承和多态。它使得程序模块化、可重用性高，并且更易于扩展。

- **1.3 Java编程环境搭建与第一个程序**

要开始使用Java编程，首先需要安装Java开发工具包（JDK）。然后，通过一个简单的“Hello, World!”程序来进行第一个实践，这将帮助我们了解如何编写、编译和运行Java程序。

以上是第一章的简要内容，接下来我们将深入探讨面向对象编程基础。

# 2. 面向对象编程基础

### 2.1 类与对象的概念

在Java编程中，类是一种抽象的概念，用来表示具有相同属性和行为的一组对象。对象是类的具体实例化，它可以拥有类定义的属性和方法。

// 类的定义
public class Person {
    // 属性
    private String name;
    private int age;
    // 构造方法
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // 方法
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello, my name is " + name + ", I'm " + age + " years old.");
    }
}

// 对象的创建和使用
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Person对象
        Person person = new Person("Alice", 20);
        // 调用对象的方法
        person.sayHello();
    }
}

代码解读：在上面的示例中，我们定义了一个`Person`类，它有两个属性`name`和`age`，以及一个方法`sayHello()`用来打印对象的信息。在`Main`类的`main()`方法中，我们创建了一个名为`person`的`Person`对象，并调用了其方法`sayHello()`。

### 2.2 封装、继承和多态

封装是面向对象编程中的一种特性，通过封装可以隐藏对象的实现细节，仅对外提供接口。继承和多态是面向对象编程中的两个重要概念，它们可以提高代码的重用性和可扩展性。

// 封装的示例
public class Person {
    private String name;
    private int age;
    // 省略构造方法和其他方法
    // 对外提供访问和修改属性的方法
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

// 继承的示例
public class Student extends Person {
    private int grade;
    // 省略构造方法和其他方法
    public int getGrade() {
        return grade;
    }
    public void setGrade(int grade) {
        this.grade = grade;
    }
}

// 多态的示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person();
        Person person2 = new Student();
        person1.sayHello();
        person2.sayHello();
    }
}

代码解读：在上面的示例中，我们通过封装将`Person`类的属性设置为私有，并提供了对外的访问和修改方法。`Student`类继承自`Person`类，并添加了一个新的属性`grade`。在`Main`类的`main()`方法中，我们创建了一个`Person`类型的对象`person1`和一个`Student`类型的对象`person2`，并调用它们共同拥有的方法`sayHello()`。

### 2.3 接口与抽象类

接口和抽象类是面向对象编程中用来实现类之间关系的两种方式。接口定义了一组相关的方法，任何实现该接口的类都要实现这些方法。抽象类则是一种不能被实例化的类，用来定义一些共同的属性和方法，子类继承抽象类后仍需要实现其抽象方法。

// 接口的示例
public interface Runnable {
    void run();
    void stop();
}

public class Car implements Runnable {
    // 实现接口中的方法
    public void run() {
        System.out.println("Car is running.");
    }
    public void stop() {
        System.out.println("Car is stopped.");
    }
}

// 抽象类的示例
public abstract class Animal {
    private String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
    public abstract void eat();
    public void sleep() {
        System.out.println(name + " is sleeping.");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    public void eat() {
        System.out.println("Cat is eating.");
    }
}

代码解读：在上面的示例中，我们定义了一个`Runnable`接口，它包含了`run()`和`stop()`两个方法。`Car`类实现了`Runnable`接口，并实现了接口中的方法。我们还定义了一个抽象类`Animal`，其中包含了抽象方法`eat()`和具体方法`sleep()`，`Cat`类继承了`Animal`类，并实现了抽象方法`eat()`。

这样，通过接口和抽象类可以为类之间的关系建立一种"继承"的关系，从而更好地组织和管理代码。

# 3. 面向对象编程高级特性

在本章节中，我们将介绍Java中面向对象编程的高级