Java抽象类在多态中的应用

在Java中，抽象类是一种特殊的类，它不能被实例化，只能被继承。抽象类通常用于定义一组子类的共同行为和属性。多态是面向对象编程的一个重要特性，它允许我们使用一个父类类型的引用来操作子类对象。抽象类在多态中的应用主要体现在以下几个方面：

1. 定义通用接口

抽象类可以定义一组子类必须实现的方法，这些方法构成了一个通用接口。通过这种方式，我们可以确保所有继承该抽象类的子类都具有相同的行为。

abstract class Animal {
    abstract void makeSound();
}

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

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

2. 实现代码复用

抽象类可以包含已经实现的方法，这些方法可以被所有子类继承和使用。这样可以避免在每个子类中重复编写相同的代码。

abstract class Shape {
    abstract double area();

    void displayArea() {
        System.out.println("The area is: " + area());
    }
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;

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

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

class Rectangle extends Shape {
    private double width, height;

    Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

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

3. 支持多态调用

通过父类类型的引用，我们可以调用子类中重写的方法，从而实现多态行为。

public class PolymorphismExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal = new Dog();
        myAnimal.makeSound(); // 输出: Woof!

        Shape myShape = new Circle(5);
        myShape.displayArea(); // 输出: The area is: 78.53981633974483

        myShape = new Rectangle(4, 6);
        myShape.displayArea(); // 输出: The area is: 24.0
    }
}

4. 提供默认实现

抽象类可以为某些方法提供默认实现，子类可以选择性地重写这些方法。如果子类不需要特定的行为，可以直接使用父类的默认实现。

abstract class Vehicle {
    void startEngine() {
        System.out.println("Engine started.");
    }

    abstract void stopEngine();
}

class Car extends Vehicle {
    @Override
    void stopEngine() {
        System.out.println("Car engine stopped.");
    }
}

class Motorcycle extends Vehicle {
    // 使用父类的默认实现
}

总结

抽象类在多态中的应用主要体现在定义通用接口、实现代码复用、支持多态调用和提供默认实现等方面。通过合理使用抽象类，可以提高代码的可维护性和扩展性。