【进阶】面向对象编程：类与对象

# 2.1 类的定义和结构

### 2.1.1 类的语法和组成部分

在面向对象编程中，类是用来描述一类对象的蓝图。类由以下部分组成：

- **类名：**类的名称，通常以大写字母开头。
- **属性：**类的特征或状态，描述对象的属性。
- **方法：**类的行为或操作，描述对象可以执行的操作。
- **构造函数：**用于创建对象时初始化对象的特殊方法。

class Person:
    def __init__(self, name, age):  # 构造函数
        self.name = name
        self.age = age

    def get_name(self):  # 方法
        return self.name

    def get_age(self):  # 方法
        return self.age

在上面的代码中，`Person` 是类的名称，`name` 和 `age` 是属性，`__init__` 是构造函数，`get_name` 和 `get_age` 是方法。

# 2. 类的设计与实现

### 2.1 类的定义和结构

#### 2.1.1 类的语法和组成部分

**语法：**

public class ClassName {
    // 类成员变量
    private int field1;
    private String field2;

    // 类方法
    public void method1() {
        // 方法体
    }

    public int method2(int param1, String param2) {
        // 方法体
        return result;
    }
}

**组成部分：**

* **类名：**标识类的名称，遵循驼峰命名法。
* **访问权限修饰符：**控制类成员的访问权限，包括 `public`、`protected`、`default` 和 `private`。
* **类成员变量：**存储类的状态，包括数据类型和变量名。
* **类方法：**定义类的行为，包括方法名、参数列表和方法体。

### 2.1.2 类的继承和多态

**继承：**

继承允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的成员变量和方法。

**语法：**

public class Subclass extends Superclass {
    // 子类特有的成员变量和方法
}

**多态：**

多态性是指子类对象可以被视为父类对象，并调用父类的方法。

**实现：**

* 父类定义方法签名。
* 子类重写父类方法，提供自己的实现。

### 2.2 对象的创建和使用

#### 2.2.1 对象的实例化和初始化

**实例化：**

使用 `new` 关键字创建对象。

**语法：**

ClassName objectName = new ClassName();

**初始化：**

在实例化对象时，可以指定初始值。

**语法：**

ClassName objectName = new ClassName(param1, param2);

#### 2.2.2 对象的方法和属性

**方法：**

* 调用对象的方法，使用点运算符（`.`）。
* 方法可以接收参数，并返回结果。

**语法：**

objectName.methodName(param1, param2);

**属性：**

* 访问对象的属性，也使用点运算符（`.`）。
* 属性可以是读写属性或只读属性。

**语法：**

objectName.propertyName;
objectName.propertyName = value;

# 3. 类的封装与继承

### 3.1 封装性与访问控制

**3.1.1 访问权限修饰符**

封装性是面向对象编程中的一项重要原则，它通过访问权限修饰符来控制对类成员的访问。Java 中提供了四个访问权限修饰符：

- **public：**允许任何类或方法访问该成员。
- **protected：**允许该类及其子类访问该成员。
- **default（包访问）：**仅允许同一包中的类访问该成员。
- **private：**仅允许该类本身访问该成员。

**示例：**

public class Person {
    private String name;
    protected int age;
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
}

在这个示例中，`name` 字段被声明为私有的，这意味着它只能在 `Person` 类中访问。`age` 字段被声明为受保护的，这意味着它可以在 `Person` 类及其子类中访问。`setName` 和 `getName` 方法被声明为公共的，这意味着它们可以在任何类中访问。

### 3.1.2 封装的优点和应用

封装提供了以下优点：

- **数据隐藏：**它隐藏了类的内部实现，从而防止外部代码意外修改或访问敏感数据。
- **松耦合：**它通过允许修改类的内部实现而无需更改客户端代码，从而提高了系统的可维护性和可扩展性。
- **可重用性：**它允许将封装良好的类作为可重用的组件，