面向对象的三个基本特征(多态)

多态应该是面向对象中最重要的一个性质了,前面写的封装与继承都是为他做准备的


什么是多态?

百度上的一种解释是:

允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式

发送消息就是函数调用

说实话我是没看懂。。。。。


还有一种解释:

多态性是指允许不同类的对象对同一消息作出响应。多态性包括参数化多态性和包含多态性。

多态性语言具有灵活、抽象、行为共享、代码共享的优势,很好的解决了应用程序函数同名问题。

多态有两种表现形式:重载和覆盖


还有一种:

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口,使用不同的实例而执行不同操作,如图所示:



我自己的理解是:

多态:是子类继承了父类或者接口后,用重载和重写的方法来重新实现父类或接口中的方法

(个人观点,不对往指出)

一般,我们使用多态是为了避免在父类里大量重载引起代码臃肿且难于维护。

多态的优点

  • 1. 消除类型之间的耦合关系
  • 2. 可替换性
  • 3. 可扩充性
  • 4. 接口性
  • 5. 灵活性
  • 6. 简化性

多态存在的三个必要条件是

1.继承

2.重写

3.父类引用指向子类对象

Java中多态的实现方式:继承父类或接口进行方法重写,同一个类中进行方法重载。


我们先来看看重载

重载

重载(overloading) 是在一个类里面,方法名字一定相同,而参数不同。返回类型可以相同也可以不同。

每个重载的方法(或者构造函数)都必须有一个独一无二的参数类型列表(即不同的参数,类型不同,数量不同都可以)

最常用的地方就是构造器的重载。


我们来看个例子

public class 重载 {
	public static double add(double a,double b)
	{
		return a+b;
	}
	public static int add(int a,int b)
	{
		return a+b;
	}
	public static double add(int a)
	{
		return a;
	}
	public static int add(int a,double b)
	{
		return 1;
	}
	public static int add(double a,int b)
	{
		return 1;
	}
	
	public static void main(String argc[])
	{
		System.out.println("调用add(int,int)方法:"+add(1,2));
		System.out.println("调用add(double,double)方法:"+add(2.1,3.3));
		System.out.println("调用add(int)方法:"+add(1));
	}
}
运行结果如下


重载规则

  • 被重载的方法必须改变参数列表(参数个数或类型或顺序不一样);
  • 被重载的方法可以改变返回类型;
  • 被重载的方法可以改变访问修饰符;
  • 被重载的方法可以声明新的或更广的检查异常;
  • 方法能够在同一个类中或者在一个子类中被重载。
  • 无法以返回值类型作为重载函数的区分标准。
重写

重写是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。外壳不变,核心重写!

重写的好处在于子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。


我们看个例子:

class Animal{
   public void move(){
      System.out.println("动物可以移动");
   }
}
 
class Dog extends Animal{
   public void move(){//对父类方法的重写
      System.out.println("狗可以跑和走");
   }
}
 
public class TestDog{
   public static void main(String args[]){
      Animal a = new Animal(); // Animal 对象
      Animal b = new Dog(); // Dog 对象
      a.move();// 执行 Animal 类的方法
      b.move();//执行 Dog 类的方法
   }
}
运行结果为:


在上面的例子中可以看到,尽管b属于Animal类型,但是它运行的是Dog类的move方法。

这是由于在编译阶段,只是检查参数的引用类型。

然而在运行时,Java虚拟机(JVM)指定对象的类型并且运行该对象的方法。

因此在上面的例子中,之所以能编译成功,是因为Animal类中存在move方法,然而运行时,运行的是特定对象的方法。


方法的重写规则

  • 参数列表必须完全与被重写方法的相同;
  • 返回类型必须完全与被重写方法的返回类型相同;
  • 访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如:如果父类的一个方法被声明为public,那么在子类中重写该方法就不能声明为protected。
  • 父类的成员方法只能被它的子类重写。
  • 声明为final的方法不能被重写。
  • 声明为static的方法不能被重写,但是能够被再次声明。
  • 子类和父类在同一个包中,那么子类可以重写父类所有方法,除了声明为private和final的方法。
  • 子类和父类不在同一个包中,那么子类只能够重写父类的声明为public和protected的非final方法。
  • 重写的方法能够抛出任何非强制异常,无论被重写的方法是否抛出异常。但是,重写的方法不能抛出新的强制性异常,或者比被重写方法声明的更广泛的强制性异常,反之则可以。
  • 构造方法不能被重写。
  • 如果不能继承一个方法,则不能重写这个方法。
以上就是多态实现的两种主要方法




<think>首先,用户的问题是:“我想了解Java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,需要根据系统级指令来响应。系统级指令包括: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,但我注意到系统指令说:“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多态的代码示例和解释。引用内容:-引用[1]:一个DemoApplication类,展示父类引用指向子类对象。-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。系统指令提醒我,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。系统指令说“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:编译时多态(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:一个基类引用可以指向子类对象。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,多态允许父类引用指向子类对象,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。系统指令说“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,一个父类引用可以指向不同子类的对象,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(编译时多态);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: - **编译时多态**: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),即父类类型引用指向子类对象: - **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,展示父类引用指向子类对象,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:父类引用指向子类对象 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,因为成员变量无多态,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引用指向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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