java - 如何理解面向对象好处：`多态允许我们在运行时更改对象的行为`？

Question

多态的好处有如下的好处：

提高代码的灵活性：多态允许我们在运行时更改对象的行为。例如，我们可以将一个对象替换为另一个具有相同接口的对象，而不必更改调用代码。

请问下：
如何理解这句话呢：多态允许我们在运行时更改对象的行为？

Answer 1

以下通过一个例子来解释：

// 定义一个接口
interface Animal {
    void makeSound();
}

// 实现接口的不同类
class Dog implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof!");
    }
}

class Cat implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal;

        // 在运行时决定要创建的对象
        myAnimal = new Dog();
        myAnimal.makeSound();  // 输出: Woof!

        myAnimal = new Cat();
        myAnimal.makeSound();  // 输出: Meow!
    }
}

1、接口和实现：我们定义了一个 Animal 接口，所有实现该接口的类（如 Dog 和 Cat）都必须实现 makeSound() 方法。

2、多态行为：在 main 方法中，我们定义了一个 Animal 类型的变量 myAnimal。虽然这个变量的类型是 Animal，但它可以指向任何实现了 Animal 接口的对象（例如 Dog 或 Cat）。

3、运行时行为更改：在运行时，我们可以将 myAnimal 变量指向不同的对象（new Dog() 或 new Cat()）。当我们调用 myAnimal.makeSound() 时，具体执行哪种行为（Woof! 或 Meow!）是由 myAnimal 在运行时所指向的对象决定的。

当 myAnimal 指向 Dog 对象时，调用 makeSound() 会输出 “Woof!”。
当 myAnimal 指向 Cat 对象时，调用 makeSound() 会输出 “Meow!”。

Answer 2

在面向对象编程（OOP）中，多态（Polymorphism）是一种强大的特性，它允许我们以统一的方式处理不同类型的对象。当说“多态允许我们在运行时更改对象的行为”时，我们实际上是在描述多态如何使程序在运行时能够基于对象的实际类型（而非其声明的类型）来执行不同的操作。

这里有几个关键点来理解这句话：

1. 接口或基类定义：首先，我们定义一个接口（在Java、C#等语言中）或基类（在C++、Python等语言中），它包含了一组方法，但不实现它们（在接口的情况下）或只提供默认实现（在基类的情况下）。这些方法定义了对象可以执行的操作。
2. 子类实现：然后，我们创建继承自这个接口或基类的子类，并实现（或重写）这些方法。每个子类都可以以不同的方式实现这些方法，从而赋予对象不同的行为。
3. 运行时绑定：在面向对象的语言中，当通过接口或基类的引用来调用方法时，实际执行哪个方法（即哪个类的实现）是在运行时确定的，这称为动态绑定或晚期绑定。这意味着，尽管引用可能是在编译时创建的，指向的是接口或基类类型，但调用哪个具体的方法取决于引用实际指向的对象类型。
4. 更改行为：由于这种运行时绑定，我们可以在不修改调用代码的情况下，通过替换接口或基类引用所指向的对象来改变程序的行为。这就是“多态允许我们在运行时更改对象的行为”的含义。例如，我们可以有一个Shape接口，它有一个draw()方法。然后，我们可以创建Circle、Rectangle等类来实现这个接口。通过改变Shape引用所指向的对象（从Circle到Rectangle），我们可以在不修改调用draw()方法的代码的情况下，改变绘制行为。

这种能力极大地提高了代码的灵活性和可扩展性，因为它允许我们以更抽象的方式编写代码，将具体实现细节留给子类去处理。