多态性（Polymorphism）

多态性（Polymorphism）是面向对象编程的三大特性之一（封装、继承、多态）。在编程中，多态性允许我们以统一的方式处理不同类型的对象。多态性通常通过方法的重写（Overriding）和重载（Overloading）来实现，但在面向对象编程的上下文中，我们主要关注与继承相关的多态性。

多态性的定义

多态性是指不同的对象对同一消息做出不同的响应。换句话说，多态性允许我们将父类类型的引用指向子类对象，并调用被子类重写的方法，而无需知道该对象的确切类型。

多态性的实现方式

1. 方法的重写（Overriding）：
   当子类继承了一个父类并提供了与父类中同名、同参数列表但实现不同的方法时，我们说子类重写了父类的方法。当通过父类引用调用被子类重写的方法时，实际执行的是子类中的方法。这是实现多态性的一种主要方式。

2. 接口的多态性：
   接口本身不包含方法的具体实现，但定义了方法的签名。任何实现了该接口的类都必须提供这些方法的具体实现。当我们通过接口类型的引用来引用实现了该接口的类的对象时，也可以实现多态性。

多态性的好处

1. 代码的可读性和可维护性：多态性允许我们使用统一的接口来处理不同类型的对象，这使得代码更加清晰、易于理解和维护。

2. 扩展性：多态性使得我们可以在不修改现有代码的情况下添加新的功能。只要新的类实现了相同的接口或继承了相同的父类，并提供了相应的方法实现，就可以将其与现有代码无缝集成。

3. 灵活性：多态性允许我们在运行时动态地改变对象的类型和行为，这使得代码更加灵活和可适应变化。

多态性的示例

以下是一个简单的Java示例，展示了多态性的应用：

class Animal {  
    void makeSound() {  
        System.out.println("The animal makes a sound");  
    }  
}  
  
class Dog extends Animal {  
    @Override  
    void makeSound() {  
        System.out.println("The dog barks");  
    }  
}  
  
class Cat extends Animal {  
    @Override  
    void makeSound() {  
        System.out.println("The cat meows");  
    }  
}  
  
public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
        Animal[] animals = new Animal[2];  
        animals[0] = new Dog();  
        animals[1] = new Cat();  
  
        for (Animal animal : animals) {  
            animal.makeSound(); // 调用多态方法  
        }  
    }  
}

运行结果

当运行这段代码时，你会看到以下输出：

The dog barks

The cat meows

 

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在上面的示例中，我们定义了一个Animal类以及两个子类Dog和Cat。每个类都重写了makeSound()方法以提供特定于该动物的声音。

在main方法中，我们创建了一个Animal类型的数组，并将Dog和Cat对象添加到该数组中。然后，我们使用一个循环遍历数组中的每个元素，并调用makeSound()方法。

在这段代码中，多态性主要体现在两个方面：

1. 方法的重写（Overriding）：
   • Dog 类和 Cat 类都继承了 Animal 类，并且都重写了 Animal 类中的 makeSound() 方法。重写是指子类提供了一个与父类方法签名相同但实现不同的方法。
   • 当你通过父类引用（这里是 Animal 类型的引用）调用被子类重写的方法时，Java 会在运行时确定该引用实际指向的对象类型，并调用该对象类型中的方法。这就是多态性的一个核心体现。
2. 数组中的多态性：
   • 在 Main 类的 main 方法中，定义了一个 Animal 类型的数组 animals。由于多态性，这个数组可以存储 Animal 类型的对象，也可以存储 Animal 的任何子类（如 Dog 或 Cat）的对象。
   • 在遍历数组并调用 makeSound() 方法时，尽管所有的引用都是 Animal 类型，但由于多态性，Java 会在运行时根据每个引用实际指向的对象类型调用相应的方法。因此，当 animal 引用指向 Dog 对象时，会调用 Dog 类中的 makeSound() 方法；当 animal 引用指向 Cat 对象时，会调用 Cat 类中的 makeSound() 方法。

由于多态性的存在，当我们调用makeSound()方法时，Java会根据每个对象的实际类型来执行相应的方法，而不是根据引用变量的类型。