Java中的多态与继承

开始学习Java中的多态及如何在多态方法调用中进行方法调用

多态——即对象根据其类型执行特定操作的能力——是Java代码灵活性的核心。四人组（Gang Of Four）创建的许多设计模式都依赖于某种形式的多态，包括命令模式。本文将介绍Java多态的基础知识及如何在程序中使用它。

关于Java多态需要了解的内容

多态与Java继承
为何多态重要
方法重写中的多态
核心Java类中的多态
多态方法调用与类型转换
保留关键字与多态
多态的常见错误
关于多态需要记住的要点

多态与Java继承

我们将重点探讨多态与Java继承的关系。需记住的核心点是：多态需要继承或接口实现。以下示例通过Duke和Juggy展示这一点：

public abstract class JavaMascot {
    public abstract void executeAction();
}

public class Duke extends JavaMascot {
    @Override
    public void executeAction() {
        System.out.println("Punch!");
    }
}

public class Juggy extends JavaMascot {
    @Override
    public void executeAction() {
        System.out.println("Fly!");
    }
}

public class JavaMascotTest {
    public static void main(String... args) {
        JavaMascot dukeMascot = new Duke();
        JavaMascot juggyMascot = new Juggy();
        dukeMascot.executeAction();
        juggyMascot.executeAction();
    }
}

代码输出为：

Punch!
Fly!

由于各自的具体实现，Duke和Juggy的动作均被执行。

为何多态重要

使用多态的目的是将客户端类与实现代码解耦。客户端类通过接收具体实现来执行所需操作，而非硬编码。这种方式下，客户端类仅需了解执行操作的必要信息，这是松耦合的典范。

为了更好地理解多态的优势，请观察以下SweetCreator：

public abstract class SweetProducer {
    public abstract void produceSweet();
}

public class CakeProducer extends SweetProducer {
    @Override
    public void produceSweet() {
        System.out.println("Cake produced");
    }
}

public class ChocolateProducer extends SweetProducer {
    @Override
    public void produceSweet() {
        System.out.println("Chocolate produced");
    }
}

public class CookieProducer extends SweetProducer {
    @Override
    public void produceSweet() {
        System.out.println("Cookie produced");
    }
}

public class SweetCreator {
    private List sweetProducer;

    public SweetCreator(List sweetProducer) {
        this.sweetProducer = sweetProducer;
    }

    public void createSweets() {
        sweetProducer.forEach(sweet -> sweet.produceSweet());
    }
}

public class SweetCreatorTest {
    public static void main(String... args) {
        SweetCreator sweetCreator = new SweetCreator(
            Arrays.asList(
                new CakeProducer(),
                new ChocolateProducer(),
                new CookieProducer()
            )
        );
        sweetCreator.createSweets();
    }
}

此例中，SweetCreator类仅知晓SweetProducer类，而不了解每个甜点的具体实现。这种分离使类能灵活更新和重用，并大幅提升代码可维护性。设计代码时，应始终寻求使其尽可能灵活和可维护。多态是编写可重用Java代码的强力技术。

提示：@Override注解强制程序员使用必须被重写的相同方法签名。若方法未被重写，将产生编译错误。

方法重载是多态吗？

许多程序员对多态与方法重写、重载的关系感到困惑。但只有方法重写是真正的多态。重载共享相同方法名但参数不同。多态是广义术语，因此相关讨论将持续存在。

方法重写中的多态

若返回类型是协变类型，则允许修改重写方法的返回类型。协变类型本质上是返回类型的子类。示例如下：

public abstract class JavaMascot {
    abstract JavaMascot getMascot();
}

public class Duke extends JavaMascot {
    @Override
    Duke getMascot() {
        return new Duke();
    }
}

由于Duke是JavaMascot的子类，我们可在重写时修改返回类型。

核心Java类中的多态

我们在核心Java类中频繁使用多态。一个简单示例是实例化ArrayList类时声明List接口为类型：

List list = new ArrayList<>();

进一步观察以下未使用多态的Java集合API代码：

public class ListActionWithoutPolymorphism {
    // 无多态的示例
    void executeVectorActions(Vector

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