java多态怎么使用子类方法

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Java 多态及其在实际问题中的使用

多态是面向对象编程的一个重要特性，它使得一个接口可以有多个实现，允许对象的行为在运行时动态改变。Java中的多态主要通过方法的重写和接口的实现来达到。本文将通过一个实际问题来展示如何在Java中有效使用多态，尤其是使用子类的方法来处理具体的请求。

实际问题：计算不同形状的面积

设想我们正在开发一个图形计算应用，它需要能够计算不同几何形状（如圆形、矩形和三角形）的面积。我们将用面向对象的方式来实现这一功能，利用多态使得我们可以用同一个方法来处理不同形状的计算。

设计思路

我们可以按照以下步骤来实现这个功能：

创建一个抽象类Shape，定义一个抽象方法calculateArea()。
创建多个子类（如Circle、Rectangle和Triangle）来继承Shape类，并实现calculateArea()方法。
使用多态的特性，通过父类类型的引用来调用子类实现的具体方法。

类的实现

下面是Shape类及其子类的实现代码：

// 抽象类
abstract class Shape {
    abstract double calculateArea();
}

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

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

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

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

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

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

// 子类：三角形
class Triangle extends Shape {
    private double base;
    private double height;

    public Triangle(double base, double height) {
        this.base = base;
        this.height = height;
    }

    @Override
    double calculateArea() {
        return 0.5 * base * height;
    }
}

主程序

接下来，我们将创建一个主程序来演示如何使用多态来计算不同形状的面积：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle(5);
        Shape rectangle = new Rectangle(4, 6);
        Shape triangle = new Triangle(3, 4);
        
        System.out.println("Circle Area: " + circle.calculateArea());
        System.out.println("Rectangle Area: " + rectangle.calculateArea());
        System.out.println("Triangle Area: " + triangle.calculateArea());
    }
}

流程图

在这一流程中，我们创建了不同的对象并调用它们的calculateArea()方法。这个过程可以用以下的流程图表示：

flowchart TD
    A[开始] --> B[创建 Circle 对象]
    A --> C[创建 Rectangle 对象]
    A --> D[创建 Triangle 对象]
    B --> E[调用 Circle 的 calculateArea() 方法]
    C --> F[调用 Rectangle 的 calculateArea() 方法]
    D --> G[调用 Triangle 的 calculateArea() 方法]
    E --> H[输出 Circle 面积]
    F --> I[输出 Rectangle 面积]
    G --> J[输出 Triangle 面积]
    H --> K[结束]
    I --> K
    J --> K

序列图

我们可以用序列图来更详细地表示这些对象之间的交互关系：

sequenceDiagram
    participant Main
    participant Circle
    participant Rectangle
    participant Triangle

    Main ->> Circle: new Circle(5)
    Main ->> Circle: calculateArea()
    Circle -->> Main: 返回 78.54

    Main ->> Rectangle: new Rectangle(4, 6)
    Main ->> Rectangle: calculateArea()
    Rectangle -->> Main: 返回 24

    Main ->> Triangle: new Triangle(3, 4)
    Main ->> Triangle: calculateArea()
    Triangle -->> Main: 返回 6