封装

封装包含两方面含义：

• 隐藏：将内部实现细节隐藏
• 暴露：通过暴露的接口来操作对象。

封装的要求：合理隐藏，合理暴露。

封装主要是通过访问控制修饰符来实现

在 Java 中，实例变量通常使用private来修饰，将其隐藏。并提供相应的getter、setter方法，来控制该成员变量的访问。

如下代码所示，User类中有一个成员变量（name），要求name的长度在 10 位以内。

class User {
  private String name;
  public void setName(String name){
    if (name.length > 10) {
      System.out.println("名称长度必须在10位以内！");
      return;
    }
    this.name = name;
  }
  public String getName() {
    return this.name;
  }
}

继承

继承最大好处是代码复用。

Java 中继承是类与类之间的关系（而非对象与对象之间的关系），是一种由一般到特殊的关系（如苹果类(子类、派生类)继承了水果类(父类、超类、基类)），子类的实例可以当作父类的实例来使用。

在 Java 中，继承通过如下语法定义：

[修饰符] class 子类名 extends 父类 {
    // ...
}

注意：

• Java 是单继承父类，只能有 1 个直接继承的父类。
• 如果不显式继承父类，Java 默认继承Object类。

子类可以调用父类非private修饰的成员变量、方法（见上方访问控制表格）。

多态

多态是指同一个类型的多个实例，在执行同一个方法时，呈现出多种行为特征。

变量的类型

编译时类型：声明该变量时指定的类型。在 Java 程序编译阶段，Java 编译器只认编译时类型。当调用子类有而父类没有的方法，且使用向上转型时，编译器将报错。

运行时类型：该变量实际所引用的类型。

向上转型

子类的对象可以直接赋值给父类变量，其可以自动完成。

例如，Ostrich类继承了Bird类，那么定义Ostrich实例时可以进行如下定义：

class Bird {
  public void fly() {
    System.out.println("飞咯~");
  }
}
class Ostrich extends Bird {
  @Override
  public void fly() {
    System.out.println("不会飞呀~");
  }
}
public class Test {
  public static void main(String[] args){
    Bird b1 = new Bird();
    Bird b2 = new Ostrich();

    b1.fly();  // 飞咯~
    b2.fly();  // 不会飞呀~
  }
}

向下转型 (强制转换)

当使用向上转型特性时，想要调用子类方法时，需要强制转换成对应类型。

class Bird {
  public void fly() {
    System.out.println("飞咯~");
  }
}
class Ostrich extends Bird {
  public void run() {
    System.out.println("跑得快呢");
  }
}
public class Test {
  public static void main(String[] args){
    Bird b1 = new Ostrich();

    // b1.run(); // 无法编译

    Ostrich b2 = (Ostrich) b1;
    b2.run(); // 正常编译
  }
}

注意：

• 强转运算符只能在编译类型具有继承关系的变量之间进行强转，否则编译将会报错（如String类型强转成Integer）。
• 如果在编译类型具有继承关系的变量之间转换时，如果被转变量的实际类型不是要转换的目标类型，程序就会引发ClassCastException异常。

instanceof

为了避免ClassCastException异常，Java 提供了instanceof运算符。格式是变量名 instanceof 类型，当变量所引用的对象是后面类或子类的实例时，返回true。

instanceof 只能在具有继承关系的变量之间进行强转，否则编译将会报错，故当变量与类之间没有关系时，也不会返回false。

例如：

class Fruit {}
class Apple {}
public class Test {
  public static void main(String[] args){
    Fruit fruit = new Apple();
    if(fruit instanceof Apple) {
      Apple apple = (Apple)fruit;
    }
  }
}

从 Java 16 开始，instanceof 运算符得到了升级。见本文最后Java 16 增强的 instanceof。