Java 一些相关概念深入搭配理解

Java 中的重载、覆写和多态

一、重载（Overloading）

重载指的是在同一个类中，方法的名字相同，但参数列表不同（参数的类型、数量、或顺序不同）。

特点：

方法名相同，但方法参数不同（类型、个数或顺序）。
返回值可以相同也可以不同。
重载和方法的修饰符（如 public、static）无关。

重载的意义：

重载可以实现类似功能的方法使用相同的名字，让代码更简洁易读。例如，println 方法就是重载的一个经典例子，可以打印字符串、数字、布尔值等。

举例代码：

class OverloadingExample {
    // 重载方法：加法运算
    public int add(int a, int b) { // 两个整数相加
        return a + b;
    }

    public double add(double a, double b) { // 两个小数相加
        return a + b;
    }

    public String add(String a, String b) { // 拼接两个字符串
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        OverloadingExample example = new OverloadingExample();

        // 调用不同的add方法
        System.out.println(example.add(3, 4));         // 输出 7
        System.out.println(example.add(3.5, 4.5));     // 输出 8.0
        System.out.println(example.add("Hello, ", "World!")); // 输出 Hello, World!
    }
}

总结： 重载是同一个类中方法名相同，但参数不同，编译器根据传入参数的类型和数量，选择调用哪个方法。

二、覆写（Overriding）

覆写指的是在子类中修改父类的方法实现，从而改变父类的行为。

特点：

方法名、参数列表、返回值必须和父类方法一致。
子类方法的访问权限不能比父类更严格（如，父类是 public，子类也必须是 public）。
子类可以用自己的逻辑替换掉父类的方法逻辑。
被覆写的方法不能是 private 或 static。

覆写的意义：

覆写是实现多态的核心，它允许子类根据自己的需要来定制父类的行为。

举例代码：

// 父类
class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("动物发出某种声音");
    }
}

// 子类
class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() { // 覆写父类的方法
        System.out.println("狗叫：汪汪汪");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() { // 覆写父类的方法
        System.out.println("猫叫：喵喵喵");
    }
}

public class OverridingExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myDog = new Dog(); // 父类引用指向子类对象
        Animal myCat = new Cat();

        myDog.sound(); // 输出 狗叫：汪汪汪
        myCat.sound(); // 输出 猫叫：喵喵喵
    }
}

总结： 覆写是子类修改父类方法的实现。通过覆写，你可以在子类中提供特定的实现逻辑。

三、多态（Polymorphism）

多态指的是同一个对象的不同表现形式，是基于继承和方法覆写实现的。

多态的实现：

父类引用指向子类对象。
调用方法时，编译期看父类有没有这个方法，运行时根据实际对象类型调用对应的方法（即子类覆写的方法）。

多态的意义：

多态让代码更加灵活、可扩展。例如，一个方法可以接受父类类型的参数，而不需要关心具体是哪个子类对象。

举例代码：

class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("动物发出某种声音");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("狗叫：汪汪汪");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("猫叫：喵喵喵");
    }
}

public class PolymorphismExample {
    public static void makeSound(Animal animal) { // 参数是父类类型
        animal.sound(); // 调用方法，实际执行的是子类覆写的方法
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog(); // 父类引用指向子类对象
        Animal cat = new Cat();

        makeSound(dog); // 输出 狗叫：汪汪汪
        makeSound(cat); // 输出 猫叫：喵喵喵
    }
}

核心点：

编译时：调用的方法是根据引用的类型（父类）来检查的。
运行时：真正执行的是对象实际类型（子类）的方法。

总结： 多态通过父类引用灵活调用子类的方法，能让程序更具扩展性。

四、重载、覆写、多态的区别总结

特性

重载（Overloading）

覆写（Overriding）

多态（Polymorphism）

定义

同类中方法名相同，参数列表不同

子类中修改父类方法

父类引用指向子类对象，运行时调用子类方法

发生位置

同一个类

子类和父类之间

方法签名

参数列表必须不同

参数列表必须相同

基于覆写实现

返回值

可以不同

必须相同（或子类返回值是父类返回值的子类）

不影响多态

修饰符

没有限制

子类权限不能更严格

不影响多态

作用

功能类似的方法用相同名字，增强代码可读性

修改父类行为，提供子类特定实现

提高代码灵活性和扩展性

Java 的抽象类和接口

在 Java 中，抽象类（Abstract Class）和接口（Interface）都是实现多态和代码复用的核心机制，但它们的用途和设计思想有显著区别。以下是详细的对比分析和实际场景示例：

一、相似点

无法直接实例化 两者都不能直接创建对象（如 new AbstractClass() 或 new Interface() 是非法的）。
可定义抽象方法 都可以声明抽象方法（未实现的方法），子类/实现类必须实现这些方法。
支持多态 都可以作为父类型引用指向子类对象，实现运行时多态。

二、核心区别

特性

抽象类（Abstract Class）

接口（Interface）

继承方式

单继承（一个类只能继承一个抽象类）

多实现（一个类可实现多个接口）

成员变量

可以包含实例变量和常量

只能包含 public static final 常量

构造方法

可以有构造方法

不能有构造方法

方法实现

可以包含具体方法（非抽象方法）

Java 8 前只能有抽象方法，之后支持默认方法

设计目的

表示“是什么”（is-a 关系）

表示“能做什么”（has-a 能力）

三、使用场景

1. 抽象类的典型场景

场景：共享代码逻辑和状态 当多个相关类需要共享公共代码、字段或非公共方法时，抽象类更适合。例如：

// 抽象类：表示一种“图形”的通用逻辑
public abstract class Shape {
    private String color;

    public Shape(String color) {
        this.color = color;
    }

    // 抽象方法：子类必须实现
    public abstract double area();

    // 具体方法：子类共享的代码
    public String getColor() {
        return color;
    }
}

// 子类：圆形
public class Circle extends Shape {
    private double radius;

    public Circle(String color, double radius) {
        super(color);
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

// 子类：矩形
public class Rectangle extends Shape {
    private double width, height;

    public Rectangle(String color, double width, double height) {
        super(color);
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public double area() {
        return width * height;
    }
}

关键点：

抽象类 Shape 提供了共享字段 color 和方法 getColor()，子类无需重复实现。
构造方法初始化公共状态，确保子类必须通过 super() 调用父类构造方法。

2. 接口的典型场景

场景：定义行为契约 当需要为不同类定义一组能力（跨继承树）时，接口更灵活。例如：

// 接口：定义“可飞行”能力
public interface Flyable {
    void fly();
}

// 接口：定义“可鸣叫”能力
public interface Honkable {
    void honk();
}

// 类：飞机实现“飞行”
public class Airplane implements Flyable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("Airplane flies with engines.");
    }
}

// 类：鸭子同时实现“飞行”和“鸣叫”
public class Duck implements Flyable, Honkable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("Duck flaps wings to fly.");
    }

    @Override
    public void honk() {
        System.out.println("Duck quacks.");
    }
}

关键点：

Duck 可以同时实现多个接口，实现多重行为组合。
接口的默认方法（Java 8+）可提供默认实现，减少重复代码：

public interface Flyable {
    void fly();

    // 默认方法：无需子类实现
    default void emergencyLand() {
        System.out.println("Emergency landing initiated.");
    }
}

四、实际开发中的选择原则

选择抽象类的情况
- 多个类需要共享代码或状态。
- 需要定义非 public 方法或字段。
- 需要构造方法初始化逻辑。
- 典型的模板方法模式（定义算法骨架）。
选择接口的情况
- 定义跨继承树的能力（如 Comparable、Serializable）。
- 需要多重继承行为。
- 定义 API 契约（如 JDBC 的 Connection 接口）。
- 结合 Lambda 表达式（函数式接口，如 Runnable）。

五、经典示例对比

Java 集合框架中的抽象类 vs 接口

接口 List 定义列表的行为契约（如 add(), get()），所有列表类必须遵守。
抽象类 AbstractList 提供 List 接口的通用实现（如基于索引的操作），ArrayList 和 LinkedList 继承它以复用代码。

// 接口定义行为
public interface List<E> {
    boolean add(E e);
    E get(int index);
    // ...
}

// 抽象类提供部分实现
public abstract class AbstractList<E> implements List<E> {
    public boolean add(E e) {
        add(size(), e); // 调用抽象方法
        return true;
    }

    // 抽象方法：子类必须实现
    public abstract void add(int index, E element);
}

// 具体类：复用 AbstractList 的逻辑
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> {
    @Override
    public void add(int index, E element) {
        // 具体实现...
    }
}

六、总结

抽象类：用于构建类的层次结构，强调代码复用和“是什么”。
接口：用于定义跨类的能力，强调多态和“能做什么”。
Java 8+：接口通过默认方法缩小了与抽象类的差距，但设计意图不同。

根据具体需求灵活选择两者，甚至结合使用（如接口定义行为，抽象类提供部分实现）。

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