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Java-面向对象-多态和抽象类

news 2025/4/2 6:13:22

什么是多态？

多态的优点

多态存在的三个必要条件

虚函数

重写

多态的实现方式

什么是抽象类？

继承抽象类

实现抽象方法

抽象类总结

什么是多态？

多态就是一个行为具有多种不同的表现形式。

举例：

我们按下 F1 键这个动作：

如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档
如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助
在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持

多态的优点

消除类型之间的耦合性
灵活性（接口性）
可替换性
可扩充性
简化性

多态存在的三个必要条件

继承
重写
父类引用执行子类对象（核心）

演示：

class Animal {// 定义一个方法，让动物发出声音public void makeSound() {System.out.println("动物发出声音");}
}class Dog extends Animal {// 覆盖父类的 makeSound 方法@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("汪汪汪");}
}class Cat extends Animal {// 覆盖父类的 makeSound 方法@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("喵喵喵");}
}class Bird extends Animal {// 覆盖父类的 makeSound 方法@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("叽叽喳喳");}
}public class Zoo {public static void main(String[] args) {// 创建一个 Animal 类型的数组，用来存储不同类型的动物Animal[] animals = new Animal[3];// 将不同类型的动物对象赋值给数组animals[0] = new Dog();animals[1] = new Cat();animals[2] = new Bird();// 遍历数组，调用每个动物的 makeSound 方法for (Animal animal : animals) {animal.makeSound();}}
}

通过这个实例是想说明，多态的核心是：父类引用执行子类对象

虚函数

我们可以把这段代码想象成一个动物园管理员（Zoo 类中的 main 方法）在管理动物。管理员有一个笼子（Animal 类型的数组），笼子里可以放各种动物（Dog、Cat、Bird）。管理员不需要知道笼子里具体是什么动物，只需要让每个动物发出自己的声音（调用 makeSound 方法）。

虚函数

Java中的方法默认就是“虚函数”，即支持动态绑定（也称为动态多态）。

演示：

class Menu {// 定义一个方法，表示品尝菜品public void taste() {System.out.println("品尝一道普通的菜品");}
}class ChefA extends Menu {// 覆盖父类的 taste 方法@Overridepublic void taste() {System.out.println("品尝一道由厨师A烹饪的美味菜品");}
}class ChefB extends Menu {// 覆盖父类的 taste 方法@Overridepublic void taste() {System.out.println("品尝一道由厨师B烹饪的特色菜品");}
}public class Restaurant {public static void main(String[] args) {// 创建一个 Menu 类型的引用，指向不同的厨师烹饪的菜品Menu menu1 = new ChefA();Menu menu2 = new ChefB();// 顾客品尝菜品menu1.taste(); // 输出：品尝一道由厨师A烹饪的美味菜品menu2.taste(); // 输出：品尝一道由厨师B烹饪的特色菜品}
}

这意味着方法的调用是在运行时根据对象的实际类型来决定的，而不是根据引用的类型。这正是多态的核心所在。

重写

在Java中，当一个父类类型的引用指向一个子类对象时，调用方法时会根据对象的实际类型来决定调用哪个方法。如果没有重写，子类将继承父类的方法，而不会提供自己的实现。这样，动态绑定就失去了意义，因为调用的始终是父类的方法。

多态的实现方式

重写/重载
接口
抽行类和抽象方法

什么是抽象类？

在Java中，抽象类（Abstract Class）是一种特殊的类，它不能被直接实例化，但可以作为其他类的父类。这里可能有同学问，既然抽象类都不能被实例化，那存在抽象类的意义是什么呢？

抽象类的定义

抽象类是通过关键字 abstract 修饰的类，它不能被实例化，但可以包含抽象方法（没有具体实现的方法）和具体方法（有具体实现的方法）。抽象方法也必须用 abstract 关键字修饰，且没有具体的方法体。

abstract class Animal {// 抽象方法，没有具体实现public abstract void makeSound();// 具体方法，有具体实现public void eat() {System.out.println("动物吃东西");}
}

抽象类存在的意义

抽象类的主要作用是定义一组通用的接口和行为规范，这些规范可以被多个子类共享和实现。通过抽象类，我们可以定义一些通用的方法签名（抽象方法），而具体的实现细节则由子类提供。

演示：

假设你有一个汽车工厂，工厂生产各种类型的汽车，比如轿车、卡车和摩托车。虽然这些汽车的类型不同，但它们都有共同的行为，比如“启动”和“停止”。抽象类就像汽车工厂的蓝图，定义了所有汽车必须具备的基本行为，而具体的实现则由每种汽车来完成。

abstract class Vehicle {// 抽象方法，定义所有车辆必须具备的行为public abstract void start();public abstract void stop();
}class Car extends Vehicle {@Overridepublic void start() {System.out.println("轿车启动");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("轿车停止");}
}class Truck extends Vehicle {@Overridepublic void start() {System.out.println("卡车启动");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("卡车停止");}
}

继承抽象类

要继承抽象类，需要使用 extends 关键字。继承抽象类的子类有两种情况：

子类是抽象类：

子类可以不实现父类中的所有抽象方法，但子类本身也必须被声明为抽象类。

abstract class Animal {// 抽象方法，没有具体实现public abstract void makeSound();// 具体方法，有具体实现public void eat() {System.out.println("动物吃东西");}
}abstract class Mammal extends Animal {// 子类继承了抽象类 Animal，但没有实现 makeSound 方法// 因此，子类 Mammal 也必须被声明为抽象类
}

子类是非抽象类：

子类必须实现父类中的所有抽象方法。

abstract class Animal {// 抽象方法，没有具体实现public abstract void makeSound();// 具体方法，有具体实现public void eat() {System.out.println("动物吃东西");}
}class Dog extends Animal {// 实现父类中的抽象方法@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("汪汪汪");}
}

实现抽象方法

实现抽象方法时，需要使用 @Override 注解（可选，但推荐使用）来覆盖父类的方法。

abstract class Animal {// 抽象方法，没有具体实现public abstract void makeSound();// 具体方法，有具体实现public void eat() {System.out.println("动物吃东西");}
}class Cat extends Animal {// 实现父类中的抽象方法@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("喵喵喵");}
}

一旦子类实现了父类中的所有抽象方法，就可以被实例化，并且使用：

public class Zoo {public static void main(String[] args) {// 创建 Dog 类的实例Dog dog = new Dog();dog.makeSound(); // 输出：汪汪汪dog.eat();       // 输出：动物吃东西// 创建 Cat 类的实例Cat cat = new Cat();cat.makeSound(); // 输出：喵喵喵cat.eat();       // 输出：动物吃东西}
}