聊一聊你对多态的理解？

八股文_Java基础面试题 0 7

参考回答**

多态是面向对象编程的一个重要特性，它允许对象表现出多种形态。在Java中，多态主要通过方法重写（Override）和接口实现来实现。多态的核心是：父类的引用可以指向子类的对象，这样在运行时会根据实际对象的类型调用对应的方法。

举个简单的例子，假设有一个父类Animal，它有一个方法makeSound()，不同的子类比如Dog和Cat可以重写这个方法。当我们使用Animal的引用去调用这个方法时，实际执行的是子类的实现。这就是多态的运行时表现。

class Animal {
    void makeSound() {
        System.out.println("Some generic animal sound");
    }
}

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

class Cat extends Animal {
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal = new Dog(); // 父类引用指向子类对象
        myAnimal.makeSound();       // 输出：Woof
    }
}

这样设计的好处是程序更灵活，具有扩展性。

详细讲解与拓展

1. 多态的分类

多态在Java中分为编译时多态和运行时多态：

编译时多态：通过方法重载（Overloading）实现。同一个类中定义多个同名方法，通过参数的数量、类型或顺序来区分。这种多态在编译阶段就确定了调用哪个方法。
例子：
```
class Calculator {
  int add(int a, int b) {
      return a + b;
  }
  double add(double a, double b) {
      return a + b;
  }
}
```
运行时多态：通过方法重写（Overriding）实现，父类引用指向子类对象。方法的具体调用依赖于实际对象，在运行时动态绑定。
例子：
```
Animal myAnimal = new Dog();
myAnimal.makeSound(); // 在运行时决定调用Dog的实现
```

2. 实现多态的核心机制

多态的实现依赖于以下特性：

继承：子类继承父类，或者实现接口。
方法重写：子类重写父类的方法（需要@Override）。
向上转型：父类引用指向子类对象。
动态绑定：在运行时根据实际对象类型决定调用的方法。

3. 多态的实际用途

代码扩展性：我们可以定义统一的接口或者父类，后续新增类型只需要新增实现类即可，无需修改现有代码。

代码简洁性：通过统一的父类或接口，调用方法时可以直接操作父类引用，不需要关心具体实现。

例子：

List<Animal> animals = List.of(new Dog(), new Cat());
for (Animal animal : animals) {
  animal.makeSound(); // 动态调用具体子类的方法
}

4. 多态的局限性

虽然多态很强大，但也有一定的局限性：

只能访问父类中定义的方法和属性：当父类引用指向子类对象时，只能调用父类中声明的方法，无法直接访问子类特有的方法或属性。
例子：
```
Animal myAnimal = new Dog();
myAnimal.makeSound(); // 可以
myAnimal.fetchBall(); // 报错，因为Animal类中没有fetchBall方法
```
如果需要调用子类特有的方法，可以通过强制类型转换：
```
if (myAnimal instanceof Dog) {
   ((Dog) myAnimal).fetchBall();
}
```

静态方法无法实现多态：静态方法是属于类的，调用时是在编译期决定的，而不是运行期。

例子：

class Parent {
   static void staticMethod() {
       System.out.println("Parent static method");
   }
}

class Child extends Parent {
   static void staticMethod() {
       System.out.println("Child static method");
   }
}

public static void main(String[] args) {
   Parent p = new Child();
   p.staticMethod(); // 输出：Parent static method
}

5. 面试延伸：为什么Java中的多态是运行时决定的？

Java的多态通过动态绑定（Dynamic Binding）实现。在运行时，JVM会根据对象的实际类型，查找对应的方法表（Method Table），从而决定调用哪一个方法。这种机制与C++等语言的虚函数表（VTable）类似。

6. 小测试

问：以下代码输出什么？

class Parent {
    void show() {
        System.out.println("Parent show");
    }
}

class Child extends Parent {
    @Override
    void show() {
        System.out.println("Child show");
    }

    void display() {
        System.out.println("Child display");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Parent p = new Child();
        p.show();      // ?
        p.display();   // ?
    }
}

答案：

p.show()：输出Child show，因为实际对象是Child，调用重写方法。
p.display()：编译报错，因为display()方法在Parent类中不存在。

总结

多态是Java实现面向对象特性的重要部分，能够提高代码的灵活性和可扩展性。理解多态不仅需要掌握语法规则，还需要了解其底层运行机制。希望通过上述示例和延伸讲解，能帮助读者更全面地理解多态的概念与应用。