【JavaSE专栏63】多态，父类引用子类的对象，面向对象编程中的重要概念

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-14 11:15 38阅读 0赞

> **作者主页**：[Designer 小郑][Designer]  
> **作者简介**：3年JAVA全栈开发经验，专注JAVA技术、系统定制、远程指导，致力于企业数字化转型，CSDN学院、蓝桥云课认证讲师。  
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本文讲解了 Java 中面向对象多态的概念及语法，并给出了样例代码。多态是面向对象编程中的一个重要概念，它允许使用父类的引用变量来引用子类的对象，实现对不同子类对象的统一处理。

#### 目录 ####

*  一、什么是多态
 *  二、为什么要多态
 *  三、如何进行多态
 *  四、多态和封装、继承的联系
 *  五、多态的面试题
 *  六、总结

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## 一、什么是多态 ##

**多态是面向对象编程中的一个重要概念，它允许使用父类的引用变量来引用子类的对象，实现对不同子类对象的统一处理**。

在 Java 中，多态性可以通过继承和方法的重写来实现。当一个父类引用变量指向一个子类对象时，可以通过这个父类引用变量调用子类中重写的方法。

多态性的好处在于它能够通过统一的父类接口，实现对不同子类对象的调用和处理，这样可以**提高代码的灵活性、可扩展性和可维护性**。

举个例子，假设有一个动物类 Animal 和它的两个子类 Dog 和 Cat。

Animal类中有一个 `eat()` 方法，而 Dog 和 Cat 类中分别重写了这个方法。

通过多态性，可以使用 Animal 类型的引用变量来引用 Dog 或 Cat 对象，然后通过这个引用变量调用 `eat()` 方法，程序会根据实际引用的对象类型来自动选择相应的方法进行调用。

class Animal {
        
        public void eat() {
        
            System.out.println("Animal is eating.");
        }
    }
    
    class Dog extends Animal {
        
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println("Dog is eating.");
        }
    }
    
    class Cat extends Animal {
        
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println("Cat is eating.");
        }
    }
    
    public class Main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Animal animal1 = new Dog();
            Animal animal2 = new Cat();
            
            animal1.eat();  // 输出: Dog is eating.
            animal2.eat();  // 输出: Cat is eating.
        }
    }

> 在上面的例子中，`animal1` 和 `animal2` 都是 Animal 类型的引用变量，但它们分别指向了 Dog 和 Cat 对象。虽然它们的类型是 Animal，但在运行时会根据实际引用的对象类型来调用相应的方法，实现了多态性。

![在这里插入图片描述][bba720fa4b8b430d865a2c50aa3224a2.png_pic_center]

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## 二、为什么要多态 ##

Java 中多态的存在有以下  5 5 5 个好处，请同学们认真学习。

1.  **灵活性**：多态使得代码更加灵活和可扩展。通过使用父类的引用变量来引用不同子类的对象，可以实现对不同对象的统一处理，从而提高了代码的灵活性。
2.  **可替换性**：多态性使得代码更具有可替换性。由于父类引用变量可以引用子类的对象，所以可以在不改变代码的情况下，替换成不同的子类对象，从而实现了代码的可替换性。
3.  **统一接口**：多态性使得代码具有统一的接口。通过父类定义的接口和方法，可以在多个子类中共享，并且通过父类引用变量来调用这些方法，从而实现了代码的统一接口，使得程序设计更加规范和统一。
4.  **代码重用**：多态性通过继承的机制实现了代码的重用。子类可以继承父类的属性和方法，从而避免了重复编写相同的代码，提高了代码的复用性。
5.  **扩展性**：多态性使得代码更具有可扩展性。通过继承和重写父类的方法，子类可以在父类的基础上进行功能的扩展，添加新的属性和方法，从而实现了代码的扩展性。

> 通过合理地应用多态性，可以设计出结构清晰、可扩展、可维护的代码，提高开发效率和代码质量。多态性是面向对象编程中的一个重要特性，它能够提高代码的灵活性和可扩展性，使得程序设计更加符合面向对象的原则。

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## 三、如何进行多态 ##

在 Java 中，实现多态的基础是继承和方法的重写，下面是一个简单的示例代码来说明多态的实现，请同学们认真学习。

// 父类 Animal
    class Animal {
        
        public void eat() {
        
            System.out.println("Animal is eating.");
        }
    }
    
    // 子类 Dog
    class Dog extends Animal {
        
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println("Dog is eating.");
        }
    }
    
    // 子类 Cat
    class Cat extends Animal {
        
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println("Cat is eating.");
        }
    }
    
    public class Main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Animal animal1 = new Dog(); // 父类引用指向子类对象
            Animal animal2 = new Cat(); // 父类引用指向另一个子类对象
    
            animal1.eat(); // 调用重写后的方法，输出：Dog is eating.
            animal2.eat(); // 调用重写后的方法，输出：Cat is eating.
        }
    }

在上面的示例中，Animal 是父类，而 Dog 和 Cat 是子类。父类 Animal 中有一个 `eat()` 方法，而子类 Dog 和 Cat 分别重写了这个方法。

在 Main 类的 `main()` 方法中，通过Animal类型的引用变量 `animal1` 和 `animal2` 来引用 Dog 和 Cat 对象。

`animal1` 和 `animal2` 虽然是 Animal 类型的引用变量，但它们指向的实际上是 Dog 和 Cat 对象。

当调用 `animal1.eat()` 和 `animal2.eat()` 时，由于这两个引用变量分别指向了不同的子类对象，所以会根据实际引用的对象类型来调用相应的重写方法。

> 这就是多态的体现，**同一个方法调用可以根据不同的对象类型执行不同的实现**，实现了代码的灵活性和可扩展性。

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## 四、多态和封装、继承的联系 ##

在 Java 中，多态、封装和继承是面向对象编程的三个重要特性，它们之间存在密切的联系和互相支持的关系。

1.  **继承和多态**

*  继承是通过创建一个新类，从现有的类派生出新类，新类继承了现有类的属性和方法。子类可以重写父类的方法，实现自己的特定逻辑，这就是多态的体现。
 *  多态是指同一个方法调用可以根据对象的不同类型执行不同的实现。通过继承和方法的重写，可以在父类引用变量中引用不同子类对象，实现对不同对象的统一处理。

1.  **封装和继承**

*  封装是将数据和方法封装在一个类中，对外部隐藏实现细节，只提供公共接口供其他类访问。
 *  继承可以继承父类的属性和方法，子类可以直接使用父类的公共接口，不需要知道具体实现细节，实现了封装的特性。

1.  **多态和封装**

*  多态性通过父类定义的接口和方法，使得不同子类对象可以通过父类引用变量来调用相同的方法。
 *  封装将数据和方法封装在类中，对外部隐藏实现细节，通过提供公共接口来访问类的功能。多态性使得对外部调用者来说，无需关心具体的实现，只需要使用公共接口调用方法。

> 所以多态、封装和继承是面向对象编程中的三个重要特性，它们相互关联、相互支持，共同构成了面向对象编程的基础。多态性通过继承和方法的重写实现，封装通过隐藏实现细节保护数据和方法，继承则通过子类继承父类的属性和方法来重用代码和扩展功能。

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## 五、多态的面试题 ##

> 一、什么是多态？

多态是面向对象编程的一个重要概念，指的是同一个方法调用可以根据对象的不同类型执行不同的实现。具体来说，通过继承和方法重写，子类可以重写父类的方法，并且通过父类引用变量来引用不同子类的对象，实现对不同对象的统一处理。

> 二、多态的实现方式有哪些？

在 Java 中，多态可以通过以下方式实现。

*  **继承**：子类继承父类的属性和方法，并且可以重写父类的方法，实现不同的行为。
 *  **方法重写**：子类可以重写父类的方法，即在子类中重新定义方法的实现逻辑。
 *  **接口实现**：一个类实现一个或多个接口，通过接口引用变量来调用实现类的方法。

> 三、态的好处是什么？

多态具有以下几个好处。

*  **灵活性**：通过多态，代码更加灵活和可扩展，可以根据实际需求来替换或添加新的对象，而不需要改变现有的代码。
 *  **可替换性**：通过多态，同一个父类引用变量可以引用不同子类的对象，实现了代码的可替换性。
 *  **统一接口**：通过多态，可以定义一个统一的接口和方法，实现了不同对象的统一操作，提高了代码的规范性和可维护性。
 *  **代码重用**：通过继承和多态，可以重用父类的属性和方法，避免了重复编写相同的代码。
 *  **扩展性**：通过多态，可以在子类中添加新的属性和方法，实现了代码的扩展性。

> 四、请举一个多态的例子。

一个常见的多态例子是动物类和它的子类，比如猫类和狗类。可以定义一个 Animal 类作为父类，拥有一个 `eat()` 方法。然后再定义猫类和狗类作为子类，分别重写 `eat()` 方法。通过父类引用变量来引用猫类和狗类的对象，并调用 `eat()` 方法，可以实现不同动物对象的不同行为。

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## 六、总结 ##

本文讲解了 Java 中面向对象多态的概念及语法，并给出了样例代码，在下一篇博客中，将讲解 Java 抽象类和接口的知识点。

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