面向对象¶

面向对象编程通过对象组织状态与行为。类描述一类对象具有哪些字段和方法，对象则保存一次具体使用中的状态。

类与对象¶

语法：

class 类名 {
    // 字段
    // 构造器
    // 方法
}

使用 new 创建对象时会调用构造器。构造器与类同名，没有返回类型；this 表示当前对象，可以用来区分字段与同名参数：

class Task {
    private final String name;

    Task(String name) {
        this.name = name; // this.name 是字段，name 是参数
    }

    String name() {
        return name;
    }
}

构造器之间可以用 this(...) 相互调用，父类构造器用 super(...) 调用。没有显式构造器时，编译器会提供无参构造器；一旦写出任意构造器，无参构造器就不再自动生成。

static 成员属于类：静态字段由类的所有实例共享，静态方法不依赖某个实例。final 字段只能赋值一次，通常在构造器中完成初始化。

记录类¶

只承载数据的类可以使用 record 声明：

record Point(int x, int y) {}

记录类自动生成构造器、equals、hashCode 和 toString 等成员，字段是私有的 final 类型。它适合值对象等不可变数据，业务对象仍使用普通类。

面向对象的主要机制¶

概念	作用
封装	通过字段可见性和方法维护对象状态的有效性
继承	通过 `extends` 建立已有类与新类的关系
抽象	用接口或抽象类描述调用方需要的能力
多态	调用相同接口时，根据实际对象执行不同的实现
组合	一个对象持有并使用其他对象，协作完成任务

访问控制¶

修饰方式	可访问范围
`public`	满足类型可见性及模块规则的外部代码
`protected`	同包代码，以及符合访问规则的子类代码
不写访问修饰符	同一个包
`private`	声明它的顶层类所包含的代码范围

封装不仅是添加 getter 和 setter。对象的方法应维护规则，例如余额不能随意变成负数，学习时长不能无条件减少。字段默认保持 private，确实需要暴露的能力再通过方法公开。

继承¶

继承通过 extends 复用父类的字段和方法，并允许子类扩展或改变行为。Java 类只能直接继承一个类，所有类都直接或间接继承 java.lang.Object：

class ReadingTask extends Task {
    ReadingTask(String name) {
        super(name); // 先调用父类构造器
    }
}

子类可以重写父类的方法，@Override 让编译器检查是否确实覆盖了目标声明。重写时可以调用 super.方法名(...) 使用父类实现。final 方法不能被重写，final 类不能被继承。

toString、equals 和 hashCode 都定义在 Object 中。默认的 toString 输出类型名和哈希码，默认的 equals 比较引用身份；需要按内容比较时应在类中重写，并保持 equals 与 hashCode 的约定一致，否则会影响哈希集合中的行为，见集合框架。

抽象¶

抽象类可以声明没有方法体的抽象方法，也可以提供已实现的普通方法：

abstract class Task {
    private final String name;

    Task(String name) {
        this.name = name;
    }

    abstract int minutes(); // 子类必须实现
}

接口描述调用方需要的能力，可以声明抽象方法、默认方法和静态方法：

interface StudyTask {
    String summary();

    default boolean isLong(int minutes) {
        return minutes > 60;
    }
}

default 方法为已有接口提供带默认实现的新能力，实现类可以覆盖它。一个类可以实现多个接口，同时还可以继承一个类。只有一个抽象方法的接口称为函数式接口，可以用 Lambda 表达式实现，见函数式编程。

多态¶

声明类型与对象实际类型不同时，实例方法调用按实际类型执行：

Task task = new ReadingTask("Java basics", 12);
System.out.println(task.report()); // 执行 ReadingTask 定义的实现

这种按运行时类型分派的能力让调用方只依赖 Task 的约定，新增加任务类型时调用代码不需要修改。静态方法、字段访问和重载方法的选择不按这种方式分派。

重载与重写¶

比较项	重载	重写
发生位置	同一类型可见的方法集合中	子类或接口实现关系中
方法名	相同	相同
参数	参数列表不同	与被重写方法匹配
选择依据	主要在编译期根据参数类型选择	实例方法调用可在运行时根据对象选择实现

仅改变返回类型不能形成方法重载。重写时建议使用 @Override，让编译器检查方法是否确实覆盖了目标声明。重写方法的返回类型可以是被重写方法返回类型的子类型，访问权限不能更低，受检异常声明不能更宽。

关联、聚合与组合¶

对象之间的关系按生命周期的耦合程度区分：

关系	含义	示例
关联	对象之间互相认识并使用	学生知道授课教师
聚合	整体持有部分，部分可以脱离整体存在	班级持有学生列表
组合	整体负责部分的完整生命周期	订单持有订单项，订单项不脱离订单使用

优先使用松散的关联与组合。继承适合稳定的“是一种”关系，组合适合复用协作能力；两者可以同时出现。

示例：通过接口安排学习任务¶

Main.java

interface StudyTask {
    String summary();
}

class ReadingTask implements StudyTask {
    private final String title;
    private final int pages;

    ReadingTask(String title, int pages) {
        if (pages <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("pages must be positive");
        }
        this.title = title;
        this.pages = pages;
    }

    @Override
    public String summary() {
        return title + ": " + pages + " pages";
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StudyTask task = new ReadingTask("Java basics", 12);
        System.out.println(task.summary());
    }
}

输出：

Java basics: 12 pages

task 的声明类型是 StudyTask，实际对象是 ReadingTask。调用 summary() 时执行实际对象的实现，这体现了接口多态。字段通过 private final 限制访问和重新赋值，构造器负责检查页数，异常机制见异常处理。

示例：抽象任务与多态¶