Java的三个特征之一(多态)

多态是面向对象编程的一个重要特性,允许同类型的对象表现出不同的形态。在Java中,多态需要基于继承关系、父类引用指向子类对象以及方法重写。多态带来的好处包括代码的扩展性和灵活性,可以接受任何子类对象作为参数。然而,它也有弊端,如不能直接调用子类特有的未重写方法,需通过类型转换解决。示例代码展示了如何在Person类及其Student、Teacher和Administrator子类中实现多态。

什么是多态?

同类型的对象,表现出的不同形态。

多态的表现形式

父类类型 = 对象名称 = 子类对象;

多态的前提

有继承关系

有父类引用指向子类对象

有方法重写

多态的好处?

使用父类型作为参数,可以接受所有子类对象

体现多态的扩展性与便利

多态的应用场景

 创建一个父类person

package PERSON;

//创建一个父类
public class Person {
    private String name;
    private int age;


    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }


    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void show(){
        System.out.println(name+" "+age);
    }
    
}

 创建一个子类student

package PERSON;
public class Student extends Person{
    public void show(){
        System.out.println("学生的信息为:"+getName()+" "+getAge());
    }
}

 创建一个子类teacher

package PERSON;

public class Teacher extends Person{
    public void show(){
        System.out.println("老师的信息为:"+getName()+" "+getAge());
    }
}

 创建一个子类administrators

package PERSON;

public class Administrators extends Person{
    public void show(){
        System.out.println("管理员的信息为:"+getName()+" "+getAge());
    }
}

创建一个测试类

package PERSON;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.setName("小凯");
        student.setAge(21);

        Teacher teacher = new Teacher();
        teacher.setName("王老师");
        teacher.setAge(65);

        Administrators administrators = new Administrators();
        administrators.setName("管理员");
        administrators.setAge(32);


        register(teacher);
        register(student);
        register(administrators);

    }
    public static void register(Person b){
        b.show();
    }
}

 多态调用成员的特点

变量调用:编译看左边,运行也看右边

方法调用:编译看左边,运行看右边

看下面代码

创建一个动物的父类

public class Animal {
    
    String name ="动物";
    public void show() {
        System.out.println("1:Animal的show 方法");
    }
}

再创建一个狗的子类

public class Dog extends Animal{
    String lname= "狗";
    public void show(){
        System.out.println("Dog的show方法");
    }
    public viod eat(){
        System.out.println("Dog的eat的方法");
    }
}

再创建一个猫的子类

public class Cat extends Animal{
    String name ="猫";
    public void show() {
        System.out.println("猫的show方法");
    }
}

在测试类看上面的两个特点

public class test_Animal {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();

        System.out.println(animal.name);

    }
}

调用成员变量:编译看左边,运行也看左边

编译看左边,javac编译代码的时候,会看左边的父类中有没有这个变量,如果有,编译成功,如果没有编译失败,运行也看左边:java运行代码的时候,实际获取的就是左边父类中成员变量的值。

public class test_Animal {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();

        animal.show();
    }
}

 调用成员方法:编译看左边,运行看右边

编译看左边:javac编译代码的时候,会看左边的父类中有没有这个方法,如果有,编译成功,如果没有编译失败。运行看右边:java运行代码的时候,实际上运行的是子类中的方法。

简单理解就是:这里的成员变量animal属于Animal类,所以在调用成员变量时,都会默认从Animal类中去找

成员方法:如果子类对方法进行了重写,那么在虚方法中是会把父类的方法进行覆盖的。

多态的优势和弊端

在多态形态下,右边对象可以实现解耦合,便于扩展和维护

定义方法的时候,使用父类型作为参数,可以接受所有子类对象,体现了多态的的扩展性与便于。

优势,在方法中,使用父类型作为参数,可以接受所有子类对象。

person p = new student();
p.work();    //当业务逻辑发生改变时,后续代码无需修改

 他的好处就是,扩展性强,让代码更灵活,提高代码的复用性

 

 多态的弊端:

不能调用子类中没有重写父类中的方法

public class test_Animal {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();

        animal.eat();//报错!
    }
}

 解决的办法:

 变回子类类型就可以了

public class test_Animal {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();

        Dog animal = (Dog) animal;
        animal.eat();
    }
}
/*
先判断a是否为Dog类型,如果是,则强转换成Dog类型,转换之后变量名为d

如果不是,则不会墙砖,结果直接是false
*/
if(a instanceof Dog d){

       d.eat(); 

}else if(a instanceof Cat c){

       c,eat();

}else{

       System.out.println("没有这个类型。无法转换");

}

<think>首先,用户的问题是:“我想了解Java中面向对象编程的多态特性请问Java面向对象多态特性解释示例”,翻译成英文是:“Iwanttounderstandthepolymorphismfeatureofobject-orientedprogramminginJava.Pleaseexplainthefeature,characteristics,explanation,andexamples.”我的角色是AI助手,需要根据系统级令来响应。系统级令包括:1.行内数学表达式用$...$格式。2.独立公式用$$...$$格式并单独成段。3.LaTeX语法正确。4.使用中文回答。5.生成相关问题。6.回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。此外,用户提供了三个引用,但我注意到系统令说:“上述引用仅供参考,并不是用户真正的需求,请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。”然而,用户消息中没有提到上一次问题或回答,所以这次似乎是第一次交互。用户说:“参考站内引用”,提供了引用[1]、[2]、[3],这些是关于Java多态代码示例和解释。引用内容:-引用[1]:一个DemoApplication类,展示父类引用向子类对象。-引用[2]:一个Demo123Test类,展示类似的多态使用。-引用[3]:解释多态创建对象的方式,包括向上转型。系统令提醒我,这些引用仅供参考,需要基于用户的问题来回答。用户的问题是解释Java多态的特性、解释和示例。所以,我应该创建一个响应,包括:1.解释多态的概念。2.用代码示例展示多态。3.使用中文回答。4.在需要的地方添加引用标识。系统令说“回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识”,但由于引用是用户提供的,我应该在引用它们时添加标识。用户提供的引用有[^1]、[^2]、[^3],所以我需要引用它们时添加相同的格式。5.生成相关问题。响应结构应该清晰,帮助用户逐步解决问题。系统示例是关于快速排序的,包括一段解释、代码、和相关问题。因此,我的响应结构:-开头解释多态。-提供示例代码。-添加相关问题。用户提到的引用内容展示了多态的向上转型,所以我基于此解释。多态的定义和类型:-多态:同一接口可以有不同实现。在Java中,主要通过继承和方法重写实现。-类型:编译多态(如方法重载)和运行时多态(如方法重写)。用户引用显示运行时多态。解释步骤:1.特性:一个基类引用可以向子类对象。2.方法调用:实际调用的是子类重写的方法。3.优点:代码灵活、可扩展。示例:使用类似于引用的代码。添加引用:引用内容中提到[^1]、[^2]、[^3],所以我需要在响应中提到时添加引用标识。例如:“在Java中,多态允许父类引用向子类对象,如Animaldog=newDog();[^1]。生成相关问题:在末尾添加“§§相关问题§§”,然后列出问题。使用中文:整个响应用中文。数学部分:用户的问题没有涉及数学,但如果我有公式,需用LaTeX格式。这里不需要。现在,草拟响应:-开头:介绍多态。-解释:多态是面向对象三大特性之一(继承、封装、多态)。允许对象在不同条件下表现出不同形式。-在Java中,通过继承和接口实现。-展示向上转型代码。-方法重写示例。-添加引用。相关问题示例:1.多态和继承有什么区别?2.如何在Java中实现多态的最佳实践?3.多态在真实项目中的应用场景?响应结构:Java中的多态特性解释...```java//示例代码```特性...[添加引用]§§相关问题§§1....2....确保引用自然添加。系统令说“自然地添加引用标识”,例如在解释中提到引用时加[^1]。在引用内容时加。例如:“如引用[1]中所示,Animaldog=newDog();[^1]。”使用相同的引用编号。完整响应。</think> ### Java面向对象编程中的多态特性 多态(Polymorphism)是面向对象编程(OOP)的核心特性之一,它允许对象在运行时根据其实际类型表现出不同行为,从而提高代码的灵活性和可维护性。在Java中,多态主要通过继承和方法重写(Override)实现,同时涉及向上转型(Upcasting)和动态绑定(Dynamic Binding)机制。以下我将从特性解释、原理说明和代码示例等方面逐步介绍。 #### 特性解释 多态的核心特性包括: - **代码重用和灵活性**:通过父类或接口类型引用子类对象,可以在不修改原有代码的基础上扩展新功能。例如,一个父类引用可以向不同子类的对象,并调用重写的方法[^3]。 - **运行时动态绑定**:在编译时,方法调用基于引用类型检查(编译多态);但在运行时,实际调用的方法是基于对象的真实类型(运行时多态)。这使得程序能根据具体对象类型调整行为[^2]。 - **隐藏实现细节**:用户通过父类接口操作对象,不需要关心子类的具体实现,这有助于降低耦合度,提升模块化设计[^1]。 多态分为两种类型: - **编译多态**:通过方法重载(Overload)实现,例如,同一个类中定义多个同名方法但参数不同。 - **运行时多态**:通过方法重写实现,这是Java多态的重点,如父类方法被子类覆盖。 #### 原理说明 在Java中,多态的关键是向上转型(Upcasting),即父类类型引用向子类对象: - **语法形式**:`<父类类型> <引用变量> = new <子类类型>();`。例如,`Animal dog = new Dog();`,此时引用变量`dog`虽然是Animal类型,但实际创建的是Dog对象[^3]。 - **方法调用规则**: - 引用变量能调用父类中声明的方法。 - 如果子类重写了父类方法,调用时优先执行子类的方法(运行时绑定)。 - 但引用变量不能直接调用子类特有的方法(需要向下转型),这保证了类型安全[^1][^2]。 - **优点**:支持开放-封闭原则(对扩展开放,对修改封闭),常用于框架设计(如集合类、GUI事件处理)[^1]。 #### 代码示例 以下是一个完整的Java示例,演示运行时多态的工作原理。代码基于用户提供的引用内容简化,展示父类引用向子类对象,以及方法重写的效果。 ```java // 定义父类 Animal class Animal { int age = 5; // 父类成员变量 public void sound() { System.out.println("动物发出声音"); } } // 定义子类 Dog,重写父类方法 class Dog extends Animal { int age = 10; // 子类特有成员变量(隐藏父类变量) public void sound() { System.out.println("狗叫:汪汪!"); // 重写父类方法 } public void run() { System.out.println("狗在奔跑"); // 子类特有方法 } } // 测试类,展示多态应用 public class DemoApplication { public static void main(String[] args) { // 向上转型:父类引用向子类对象 Animal dog = new Dog(); System.out.println("年龄: " + dog.age); // 输出:5(访问父类变量,无多态效果) dog.sound(); // 输出:"狗叫:汪汪!"(运行时调用子类重写方法) // 注意:dog.run(); // 编译错误!引用类型为Animal,不能调用Dog特有的方法[^1][^3] } } ``` **示例分析**: - **第1步:向上转型**:`Animal dog = new Dog();` 创建Dog对象,但引用为Animal类型[^1]。 - **第2步:变量访问**:`dog.age` 输出5,因为成员变量多态,访问基于引用类型。 - **第3步:方法调用**:`dog.sound()` 输出"狗叫:汪汪!",证明运行时绑定到Dog类的重写方法。 - **第4步:限制**:`dog.run()` 无法调用,因为父类未声明此方法,需要向下转型(如 `if (dog instanceof Dog) ((Dog) dog).run();`)[^2][^3]。 通过这个示例,你可以看到多态如何简化代码扩展:添加新子类(如Cat)只需重写sound()方法,无需修改测试类。 多态特性让Java程序更健壮,常见于集合框架(如List引用向ArrayList或LinkedList对象)和企业应用开发。如需更多优化建议,可参考引用内容中的最佳实践[^2][^3]。
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