面试题：Java中多态如何通过方法重写简化代码结构

Question

请举例说明在Java中，子类如何通过方法重写实现多态，并且阐述这种方式是怎样简化代码结构的，比如在一个图形绘制的项目场景下，父类为Shape，子类有Circle和Rectangle，如何利用多态简化绘制代码？

Answer 1

1. 子类通过方法重写实现多态的示例：
   • 在Java中，定义一个父类Shape，它有一个抽象方法draw：

abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

• 定义子类Circle和Rectangle继承自Shape，并实现draw方法：

class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制矩形");
    }
}

• 在使用时，可以通过父类类型的变量来引用不同子类的对象，调用draw方法时会表现出不同的行为，这就是多态：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape1 = new Circle();
        Shape shape2 = new Rectangle();
        shape1.draw();
        shape2.draw();
    }
}

2. 在图形绘制项目场景下简化代码结构的阐述：
   • 未使用多态时：如果不使用多态，对于不同图形的绘制，可能需要编写大量的条件判断语句。例如：

class GraphicDrawer {
    public void drawShape(String shapeType) {
        if ("circle".equals(shapeType)) {
            System.out.println("绘制圆形");
        } else if ("rectangle".equals(shapeType)) {
            System.out.println("绘制矩形");
        }
    }
}

• 使用多态后：使用多态后，代码结构得到了极大简化。可以将不同图形的绘制逻辑封装在各自的子类中，通过父类类型的集合来管理不同的图形对象。例如：

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

class GraphicDrawer {
    private List<Shape> shapes = new ArrayList<>();

    public void addShape(Shape shape) {
        shapes.add(shape);
    }

    public void drawAllShapes() {
        for (Shape shape : shapes) {
            shape.draw();
        }
    }
}

• 这样，在添加新的图形子类（如Triangle）时，只需要创建新的子类并实现draw方法，无需修改GraphicDrawer类的核心代码，遵循了开闭原则，使代码更易于维护和扩展。