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Java 多态 (Polymorphism)详解

多态是面向对象编程(OOP)中的一个重要概念,它允许一个对象在不同的上下文中表现出不同的行为。在 Java 中,多态主要通过方法重载(Method Overloading)和方法重写(Method Overriding)来实现。

什么是多态 ?

多态 的概念来源于化学中的术语,指一个物体可以以不同的形式存在。例如,碳可以以煤、石墨和金刚石三种不同的结晶形式存在。同样,在 Java 中,多态是指一个对象可以以不同的方式执行操作。

示例

package polymorphism;class AnimalSounds {public void Sound() {System.out.println("The animals make different sounds when asked to speak. For example:");}
}class Cow extends AnimalSounds {@Overridepublic void Sound() {System.out.println("The cow says: moh moh");}
}class Cat extends AnimalSounds {@Overridepublic void Sound() {System.out.println("The cat says: mew mew");}
}class Dog extends AnimalSounds {@Overridepublic void Sound() {System.out.println("The dog says: bow wow");}
}public class AnimalMain {public static void main(String[] args) {AnimalSounds animal = new AnimalSounds();AnimalSounds cow = new Cow();AnimalSounds cat = new Cat();AnimalSounds dog = new Dog();animal.Sound();cow.Sound();cat.Sound();dog.Sound();}
}

输出:

The animals make different sounds when asked to speak. For example:
The cow says: moh moh
The cat says: mew mew
The dog says: bow wow

多态的特征

  1. 方法的行为在不同情况下不同

    • 同一个方法在不同的对象中可以有不同的实现。
  2. 方法的行为取决于提供的数据

    • 方法的执行结果依赖于传入的参数。
  3. 允许类中有同名但不同类型的成员或方法

    • 例如,方法重载允许类中有多个同名但参数不同的方法。
  4. 支持隐式类型转换

    • 例如,子类对象可以赋值给父类引用。

多态的类型

多态在 Java 中主要分为两种类型:

  1. 编译时多态(Compile-Time Polymorphism)

    • 也称为静态多态或早期绑定。
    • 主要通过方法重载(Method Overloading)实现。
  2. 运行时多态(Run-Time Polymorphism)

    • 也称为动态多态或晚期绑定。
    • 主要通过方法重写(Method Overriding)实现。

编译时多态(Compile-Time Polymorphism)

方法重载(Method Overloading)

  • 同一个类中可以有多个同名但参数不同的方法。
  • 方法的选择在编译时确定。
package polymorphism;public class Addition {public int add(int x, int y) {return (x + y);}public double add(double d, double e, double f, double g) {return (d + e + f + g);}public double add(double a, double b) {return (a + b);}public static void main(String[] args) {Addition a = new Addition();System.out.println(a.add(25, 30));System.out.println(a.add(10.0, 15.0, 20.0, 25.0));System.out.println(a.add(127.5, 123.5));}
}

输出:

55
70.0
251.0

运算符重载(Operator Overloading)

  • Java 不支持运算符重载,以避免歧义。

运行时多态(Run-Time Polymorphism)

方法重写(Method Overriding)

  • 子类可以重写父类的方法,提供不同的实现。
  • 方法的选择在运行时确定。
package polymorphism;class CargoPilot {public void FlyPlane() {System.out.println("This is the Cargo Pilot, Ready to Take off");}
}class CivilianPilot extends CargoPilot {@Overridepublic void FlyPlane() {System.out.println("This is the Civilian Pilot, Ready to Takeoff");}
}public class Takeoff {public static void main(String[] args) {CargoPilot cpObj = new CargoPilot();cpObj.FlyPlane();CargoPilot civilianObj = new CivilianPilot();civilianObj.FlyPlane();}
}

输出:

This is the Cargo Pilot, Ready to Take off
This is the Civilian Pilot, Ready to Takeoff

编译时多态 vs. 运行时多态

特征编译时多态运行时多态
方法调用处理由编译器处理编译器无法控制运行时的方法调用
灵活性较低,需要在编译时处理所有方法调用较高,方法调用在运行时处理
执行时间较短较长
方法绑定在编译时完成在运行时完成
发生情况方法重载和运算符重载方法重写

super 关键字

super 关键字用于引用父类的对象或方法。每当创建子类的实例时,编译器会隐式地创建父类的实例,super 引用变量将指向父类的实例。

package polymorphism;public class SuperKeyWord {public static void main(String[] args) {Triangle triangle = new Triangle();triangle.countSides();}
}class Square {int sides = 4;
}class Triangle extends Square {int sides = 3;public void countSides() {System.out.println("Number of sides in the triangle: " + sides);System.out.println("Number of sides in the square: " + super.sides);}
}

输出:

Number of sides in the triangle: 3
Number of sides in the square: 4

多态的优点

  1. 代码复用

    • 通过多态,可以重用已有的代码,提高代码的复用性和可维护性。
  2. 支持单一变量名处理多种数据类型

    • 例如,父类引用可以指向不同子类的对象。
  3. 减少不同功能之间的耦合

    • 通过多态,可以降低不同功能之间的依赖关系。

多态的缺点

  1. 性能问题

    • 多态可能会导致性能下降,特别是在实时应用中。
  2. 代码可读性降低

    • 多态可能会使代码变得复杂,降低代码的可读性。
  3. 实现难度

    • 对于初学者来说,理解和实现多态可能会有一定的挑战。

总结

通过本教程,你已经了解了 Java 中多态的基本概念、特征、类型以及 super 关键字的使用。这些知识将帮助你在 Java 应用程序中实现更高的代码复用性和灵活性,这是 Java 面向对象编程(OOP)的一个重要方面。


http://www.mrgr.cn/news/70487.html

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