在Java中使用父类List装子类

在Java编程中，使用集合类（如 List）存储子类对象是一个常见的需求。这种方式利用了Java的多态性，可以让我们创建一个统一的调用接口，处理不同的子类对象。本文会详细讲解如何在Java中实现“父类List装子类”的功能，包含详细的代码示例以及关系图的展示。

1. 理解类的结构

假设我们有一个父类 Animal 和两个子类 Dog 和 Cat。我们希望能将这两个子类的实例存放在一个 List<Animal> 中，从而利用多态性，方便管理不同类型的动物。首先，我们定义我们的类。

// 父类
public class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("Animal sound");
    }
}

// 子类 Dog
public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

// 子类 Cat
public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

2. 使用List存放子类对象

我们可以利用 ArrayList 来存储 Animal 类型的对象。由于 Dog 和 Cat 都是 Animal 的子类，所以我们可以将它们的对象放入 List<Animal> 中。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 List 存放 Animal 对象
        List<Animal> animals = new ArrayList<>();

        // 添加子类 Dog 和 Cat 的实例
        animals.add(new Dog());
        animals.add(new Cat());

        // 遍历 List 并调用 sound 方法
        for (Animal animal : animals) {
            animal.sound();
        }
    }
}

3. 代码逻辑分析

在上面的代码中，我们通过 List<Animal> 存储了子类 Dog 和 Cat 的对象。在遍历这个 List 时，可以调用每个 Animal 对象的 sound() 方法，这个方法会表现为多态——根据对象的实际类型（Dog 或 Cat）来调用正确的实现。

4. 使用mermaid展示类关系

为了更好地理解我们构建的类之间的关系，接下来使用 mermaid 语法创建一个ER图。

erDiagram
    ANIMAL {
        VARCHAR name
        VARCHAR color
    }
    DOG {
        BOOLEAN isBarking
    }
    CAT {
        BOOLEAN isMeowing
    }
    ANIMAL ||--o{ DOG : "is a"
    ANIMAL ||--o{ CAT : "is a"

在这个ER图中，ANIMAL 是父类，而 DOG 和 CAT 是其子类。通过这样的结构，可以清晰地看到各个类之间的继承关系。

5. 总结

使用父类 List 来存放子类对象的做法，有助于减少代码重复，提高代码的可扩展性和可维护性。通过多态性，我们可以利用一个统一的接口来处理不同子类的特性，这是面向对象编程的一个核心理念。在实际应用中，这种设计很常见，特别是在需要处理各种不同类型对象时。

随着程序复杂度的增加，合理地使用这些设计模式，以及将子类对象装入父类集合中，可以使得程序更加灵活和强大。希望这篇文章能帮助你更好地理解Java中的面向对象编程以及集合的使用，能够在你的项目中更好地应用这些概念。