Java——多态

在Java中，多态（Polymorphism） 是面向对象编程（OOP）的四大特性之一（其他三个是封装、继承和抽象）。多态允许同一个方法在不同的对象中表现出不同的行为，从而提高了代码的灵活性和可扩展性。

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1. 多态的定义

多态是指同一个方法调用可以根据对象的不同而表现出不同的行为。它分为两种类型：

编译时多态（静态多态）：通过方法重载实现。运行时多态（动态多态）：通过方法重写和向上转型实现。

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2. 多态的实现方式 2.1 方法重载（Overload） 定义：在同一个类中，允许存在多个同名方法，但参数列表必须不同（参数类型、数量或顺序不同）。特点： 编译时确定调用哪个方法。属于静态多态。 示例： public class Calculator { // 方法重载 public int add(int a, int b) { return a + b; } public double add(double a, double b) { return a + b; } public int add(int a, int b, int c) { return a + b + c; } } public class Main { public static void main(String[] args) { Calculator calc = new Calculator(); System.out.println(calc.add(2, 3)); // 调用int add(int, int) System.out.println(calc.add(2.5, 3.5)); // 调用double add(double, double) System.out.println(calc.add(2, 3, 4)); // 调用int add(int, int, int) } }

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2.2 方法重写（Override） 定义：子类可以重写父类的方法，提供不同的实现。特点： 运行时确定调用哪个方法。属于动态多态。 示例： class Animal { public void makeSound() { System.out.println("Animal is making a sound."); } } class Dog extends Animal { @Override public void makeSound() { System.out.println("Dog is barking: Woof! Woof!"); } } class Cat extends Animal { @Override public void makeSound() { System.out.println("Cat is meowing: Meow! Meow!"); } } public class Main { public static void main(String[] args) { Animal myAnimal = new Dog(); // 向上转型 myAnimal.makeSound(); // 输出: Dog is barking: Woof! Woof! myAnimal = new Cat(); // 向上转型 myAnimal.makeSound(); // 输出: Cat is meowing: Meow! Meow! } }

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2.3 向上转型（Upcasting） 定义：将子类对象赋值给父类引用。特点： 通过父类引用调用子类重写的方法时，实际执行的是子类的方法。这是实现运行时多态的关键。 示例： Animal myAnimal = new Dog(); // 向上转型 myAnimal.makeSound(); // 调用Dog类的makeSound方法

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3. 多态的优点 代码复用： 通过继承和方法重写，可以减少重复代码。 灵活性： 同一个方法可以根据对象的不同表现出不同的行为。 可扩展性： 新增子类时，无需修改现有代码，只需重写父类方法即可。 解耦合： 程序的设计更加模块化，降低了模块之间的耦合度。

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4. 多态的实现条件 继承关系： 多态必须基于类的继承关系。 方法重写： 子类必须重写父类的方法。 向上转型： 父类引用指向子类对象。

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5. 多态的应用场景 方法参数多态： 将父类类型作为方法参数，可以接受任意子类对象。 示例： public class Zoo { public void animalSound(Animal animal) { animal.makeSound(); // 根据传入的对象调用不同的方法 } } public class Main { public static void main(String[] args) { Zoo zoo = new Zoo(); zoo.animalSound(new Dog()); // 输出: Dog is barking: Woof! Woof! zoo.animalSound(new Cat()); // 输出: Cat is meowing: Meow! Meow! } } 集合中的多态： 使用父类类型存储子类对象，实现统一管理。 示例： import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Main { public static void main(String[] args) { List<Animal> animals = new ArrayList<>(); animals.add(new Dog()); animals.add(new Cat()); for (Animal animal : animals) { animal.makeSound(); // 根据具体对象调用不同的方法 } } }

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6. 注意事项 不能调用子类特有的方法： 通过父类引用调用方法时，只能调用父类中定义的方法。如果需要调用子类特有的方法，必须进行向下转型。 示例： Animal myAnimal = new Dog(); // myAnimal.bark(); // 编译错误，Animal类中没有bark方法 if (myAnimal instanceof Dog) { Dog myDog = (Dog) myAnimal; // 向下转型 myDog.bark(); // 调用Dog类特有的方法 } instanceof关键字： 用于检查对象是否是某个类的实例，避免向下转型时出现ClassCastException。

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7. 总结

多态是Java面向对象编程的核心特性之一，通过方法重写和向上转型实现运行时多态。它提高了代码的灵活性、可扩展性和可维护性，是设计复杂系统的重要工具。