面向对象：类、继承与多态

第 5 章 · 面向对象：类、继承与多态

本章目标：理解类、对象、成员变量与方法；掌握构造器与 this；熟练使用访问修饰符；理解继承、super 与方法重写；掌握多态（向上转型、动态绑定）；能设计 toolkit-demo 的商品与折扣商品模型；对照 python-dev ch06 OOP。

学时建议：4～5 小时（含 2 小时跟练）

前置：完成 java-dev ch04；建议已学 python-dev ch06。

5.1 场景说明：商品模型

toolkit-demo 需要描述普通商品与促销商品：共享 SKU、名称、单价，促销商品额外折扣率并重写价格计算——类似 python-dev 中 Product 基类与 SaleProduct 子类。

learn-java/toolkit-demo/src/main/java/demo/model/
  ├── Product.java
  ├── DiscountProduct.java
  └── CatalogDemo.java

5.2 类、对象与构造器

类是模板，对象由 new 创建。Java 显式声明类型，用 this 指当前对象（类比 Python self）。

封装原则：字段 private，对外提供 getter/setter 或业务方法（见 5.7 Product 完整代码）。

5.3 访问修饰符

封装原则：字段通常 private，对外 getter/setter 或业务方法。

5.4 继承、多态与重写

子类 extends 父类，用 super 调父构造器/方法。@Override 标记重写；Java 单继承（接口多实现见 ch06）。

Product p2 = new DiscountProduct("B", "促销", 100, 0.8);
printPrice(p2);   // 80 — 动态绑定子类 getUnitPrice()

static void printPrice(Product p) {
    System.out.println(p.getSku() + " 售价：" + p.getUnitPrice());
}

向上转型：编译类型 Product，运行类型 DiscountProduct 时调用子类方法。

5.5 重写 vs 重载

// 重载：同类多方法
public double calc(int qty) { return getUnitPrice() * qty; }
public double calc(int qty, double extra) { return calc(qty) + extra; }

5.6 toString、equals 与 hashCode：Object 的三大方法

所有类都直接或间接继承 java.lang.Object，其中有三个最常被重写的方法：

为什么 equals 与 hashCode 必须成对重写：ch08 的 HashSet/HashMap 先用 hashCode() 决定放进哪个「桶」，再用 equals() 在桶内判等。只重写 equals 不重写 hashCode，两个内容相等的对象会落入不同桶，Set 里出现重复元素——这是面试与生产 Bug 的高频点。

import java.util.Objects;

// 以下三个方法加入 5.7 的 Product 类中
@Override
public String toString() {
    return "Product{sku='" + sku + "', name='" + name + "', unitPrice=" + unitPrice + "}";
}

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) {
        return true;                    // 同一引用，直接相等
    }
    if (!(o instanceof Product other)) {
        return false;                   // 类型不同或为 null
    }
    // 业务约定：sku 相同即同一商品
    return Objects.equals(sku, other.sku);
}

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(sku);           // 与 equals 使用相同的字段
}

要点：

• equals 的参数必须是 Object；写成 equals(Product p) 是重载而不是重写，集合框架永远不会调用它
• 用 instanceof 模式匹配（Java 16+）一步完成类型检查与转型
• Objects.equals(a, b) 与 Objects.hash(...) 内部处理了 null，避免 NPE
• equals 与 hashCode 必须使用相同的字段（这里是 sku），否则契约被破坏
• 对照 Python：等价于重写 __eq__ 与 __hash__，规则同样是「成对出现」

5.7 Product.java 完整代码

package demo.model;

/**
 * 商品基类 — toolkit-demo
 */
public class Product {

    private String sku;
    private String name;
    private double unitPrice;

    public Product() {
        this.sku = "UNKNOWN";
        this.name = "未命名";
        this.unitPrice = 0.0;
    }

    public Product(String sku, String name, double unitPrice) {
        this.sku = sku;
        this.name = name;
        setUnitPrice(unitPrice);
    }

    public String getSku() {
        return sku;
    }