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模块 3 · 第 2 课（共 2）课程中的6/14~15 min
模块课程（2/2）

多态性和抽象类

多态性和抽象类是高级的面向对象编程概念，使我们能够编写独立于具体实现的灵活、可扩展的代码。

多态性

术语“多态性”（多种形式）是指将不同类的对象视为属于同一类型的能力。在Java中，超类引用变量可以存储对其任何子类的对象的引用。

Java
class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Verso...");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

class Cat extends Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Miao");
    }
}

由于多态性，我们可以这样做：

Java
Animal myAnimal1 = new Dog(); // Polymorphism
Animal myAnimal2 = new Cat(); // Polymorphism

myAnimal1.makeSound(); // Executes Dog's method (Woof)
myAnimal2.makeSound(); // Executes Cat's method (Miao)

调用哪个方法的决定是在运行时（后期绑定或动态分派）根据实际对象而不是引用变量的类型做出的。

抽象类 (abstract)

抽象类是用 abstract 关键字标记的类，不能直接实例化（不能执行 new MyAbstractClass()）。它充当其他类的“部分模板”。

抽象方法

抽象类可以包含抽象方法：声明的方法没有主体（没有花括号，没有代码），以分号结尾。非抽象子类需要实现所有继承的抽象方法。

Java
abstract class Shape {
    String color;

    // Abstract method (no body)
    public abstract double getArea();
}

class Circle extends Shape {
    double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    // Required to implement getArea
    @Override
    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

动态绑定/后期绑定

Java如何知道运行时要执行哪个方法？此过程称为后期绑定（或动态绑定）。与重载（在编译时解决）不同，编译器不知道将执行哪个特定方法。相反，它生成通用调用指令。在运行时，Java 虚拟机 (JVM) 检查内存中的实际对象并调用该对象的类中定义的方法实现。

抽象类和缺失的实现

如果子类继承自抽象类，它有两种选择：

  1. 实现所有抽象方法：在这种情况下，子类可以是普通（具体）类，并且可以实例化。
  2. 声明自身为抽象：如果子类没有为所有继承的抽象方法提供实现，也必须使用abstract关键字进行声明。
Java
abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();
}

// This class MUST be abstract because it does not implement makeSound()
abstract class Canine extends Animal {
    // Inherits makeSound() but does not implement it
}

自己尝试一下

锻炼#java.m3.l2.e1
尝试：0加载中...

声明一个 Shape 类型的变量 s 并使用多态性为其分配一个新的 Circle 对象。

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编写“Shape s = new Circle();”以使用基本类型作为引用类型。

3 次尝试后可用的解决方案

锻炼#java.m3.l2.e2
尝试：0加载中...

使 Shape 类抽象并添加抽象方法 double getArea()。然后完成 Square，使其扩展 Shape 并实现 getArea() 返回 side * side。

正在加载编辑器...
显示提示

在 Shape 中声明 `public abstract double getArea();`。在 Square 中，添加 `@Override public double getArea() { return side * side; }`。

3 次尝试后可用的解决方案

锻炼#java.m3.l2.e3
尝试：0加载中...

在 main 方法中声明一个 Shape[] 类型的数组，其中包含一个半径为 2.0 的 Circle 对象和一个边长为 3.0 的 Square 对象。然后，使用循环（for 或 for-each）通过调用 getArea() 方法来打印每个形状的面积。

正在加载编辑器...
显示提示

使用“Shape[] Shapes = { new Circle(2.0), new Square(3.0) };”声明数组，并使用“for (Shape s : Shapes)”打印“s.getArea()”循环遍历它。

3 次尝试后可用的解决方案