Java-面向对象-多态和抽象类
目录
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
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("汪汪汪");
}
}
class Cat extends Animal {
// 覆盖父类的 makeSound 方法
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("喵喵喵");
}
}
class Bird extends Animal {
// 覆盖父类的 makeSound 方法
@Override
public 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
@Override
public 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
@Override
public 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 {
@Override
public void start() {
System.out.println("轿车启动");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("轿车停止");
}
}
class Truck extends Vehicle {
@Override
public void start() {
System.out.println("卡车启动");
}
@Override
public 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
@Override
public 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
@Override
public 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
}
}抽象类总结
- 抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错)，如果被实例化，就会报错，编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。
- 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。
- 抽象类中的抽象方法只是声明，不包含方法体，就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。
- 构造方法，类方法（用 static 修饰的方法）不能声明为抽象方法。
- 抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现，除非该子类也是抽象类。