Java類編程基礎

Java是一種高級編程語言，它具有跨平台能力和面向對象的編程方式。面向對象編程旨在將現實世界中的問題模擬到代碼中，使開發人員能夠更加有效地解決問題並減少代碼複雜度。在Java中，類是面向對象編程的核心概念之一。

一、類的定義

在Java中，類是一個具有屬性和方法的模板。每個對象都基於一個類，也就是說，類是對象的構造器。一個類可以包含多個屬性和方法，它們描述了一個特定的對象類型。

在Java中，類的定義通常包含以下部分：

public class ClassName {
    // 類的屬性
    private int attribute1;
    private String attribute2;
    
    // 類的構造函數
    public ClassName(int attribute1, String attribute2) {
        this.attribute1 = attribute1;
        this.attribute2 = attribute2;
    }
    
    // 類的方法
    public void method1() {
        // 方法實現代碼
    }
    
    public void method2() {
        // 方法實現代碼
    }
}

上例中，ClassName是一個類。它包含了兩個私有屬性attribute1和attribute2，一個構造函數和兩個公共方法method1和method2。

使用類構造新對象時，需要調用該類的構造函數。構造函數的參數與類的屬性一一對應，用於初始化新對象的屬性值。

ClassName object = new ClassName(10, "example");

上例中，object是一個新的ClassName對象。它的屬性attribute1被初始化為10，attribute2被初始化為字符串常量"example"。

二、繼承和多態

Java支持類的繼承和多態兩種高級的面向對象編程概念。繼承允許一個類繼承另一個類的屬性和方法，避免代碼的重複編寫。多態則使得同一類型的對象具有不同的行為，使得程序執行更加靈活。

在Java中，繼承是通過extends關鍵字實現的。子類可以繼承父類的屬性和方法，也可以覆蓋父類的方法以改變其行為。

public class SubClassName extends ClassName {
    // 子類的擴展屬性
    private String extension;
    
    // 子類的構造函數
    public SubClassName(int attribute1, String attribute2, String extension) {
        super(attribute1, attribute2);
        this.extension = extension;
    }
    
    // 覆蓋父類的方法
    public void method1() {
        // 覆蓋的方法實現代碼
    }
    
    // 子類的新方法
    public void newMethod() {
        // 新方法實現代碼
    }
}

上例中，SubClassName繼承於ClassName類。它添加了一個新的屬性extension和一個新的方法newMethod。同時，它覆蓋了父類的方法method1。

多態允許在同一個類型的對象中調用不同的方法。它可以通過方法的重載和重寫實現。重載是指在同一個類中定義多個具有相同名稱但參數個數或類型不同的方法，從而根據參數不同調用不同的方法。重寫是指子類對父類的同名方法進行覆蓋，從而根據對象的類型調用不同的方法。

public class SuperClassName {
    public void method1() {
        // 方法實現代碼
    }
    
    public void method2() {
        // 方法實現代碼
    }
}

public class SubClassName extends SuperClassName {
    public void method1() {
        // 覆蓋父類的方法
        // 方法實現代碼
    }
    
    public void method3() {
        // 子類的新方法
        // 方法實現代碼
    }
}

上例中，SubClassName重寫了父類的方法method1，實現了多態。此外，它還添加了一個新的方法method3。

三、抽象類和接口

Java還支持抽象類和接口兩種高級的面向對象編程概念。它們都允許在一定程度上實現多態，從而提高代碼的可維護性和可擴展性。

抽象類是指不能被實例化的類，其目的是作為其他類的基類，定義了一些基本的屬性和方法，然後由子類繼承和拓展。抽象類中可以包含抽象方法和具體方法，但是子類必須實現所有的抽象方法。

public abstract class AbstractClassName {
    // 抽象類的屬性
    private int attribute1;
    private String attribute2;
    
    // 抽象類的構造函數
    public AbstractClassName(int attribute1, String attribute2) {
        this.attribute1 = attribute1;
        this.attribute2 = attribute2;
    }
    
    // 抽象方法
    public abstract void abstractMethod();
    
    // 具體方法
    public void concreteMethod() {
        // 方法實現代碼
    }
}

public class SubClassName extends AbstractClassName {
    // 子類定義自己的屬性
    private String extension;
    
    // 子類的構造函數
    public SubClassName(int attribute1, String attribute2, String extension) {
        super(attribute1, attribute2);
        this.extension = extension;
    }
    
    // 實現抽象方法
    public void abstractMethod() {
        // 方法實現代碼
    }
}

上例中，AbstractClassName是一個抽象類。它包含了兩個私有屬性attribute1和attribute2，一個構造函數和一個抽象方法abstractMethod。子類SubClassName繼承了父類的屬性和方法，並實現了所有的抽象方法。

接口是一個完全抽象的類，不包含任何實現代碼。它提供了一組公共的方法或屬性，供其他類來遵守。類可以實現一個或多個接口，從而獲得這些公共的方法和屬性。

public interface InterfaceName {
    // 接口的屬性，必須是常量
    int attribute1 = 10;
    
    // 接口的抽象方法
    void abstractMethod1();
    
    void abstractMethod2();
}

public class ClassName implements InterfaceName {
    // 實現接口的方法
    public void abstractMethod1() {
        // 方法實現代碼
    }
    
    public void abstractMethod2() {
        // 方法實現代碼
    }
}

上例中，InterfaceName是一個接口，包含了一個常量attribute1和兩個抽象方法abstractMethod1和abstractMethod2。類ClassName實現了該接口，並實現了接口中的所有方法。

總結

在Java中，類是面向對象編程的核心概念之一。它可以用來構造新的對象，並包含了屬性和方法來描述該對象。Java還支持繼承、多態、抽象類和接口等高級的面向對象編程概念，從而提高了代碼的可維護性和可擴展性。