Java面向对象编程：多态与抽象类应用实例解析

题目代码分析

以下是需要补全的Java代码，展示了使用抽象类和多态计算不同形状面积总和的功能：

public class Java_2 {
    public static void main(String []args) {
        Shape[] s = new Shape[3];
        s[0] = new Circle(5.0);
        s[1] = new Rectangle(3.0, 4.0);
        s[2] = new Rectangle(5.0, 6.0);
        //**********Found**********
        System.out.println("Total Area = " + _________.dostuff(s));
    }
}

//**********Found**********
_________ class Shape {
    abstract public double calcArea();
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;
  
    public Circle(double radius) {
        //**********Found**********
        _________ = radius;
    }
   //**********Found**********
    public double _________() {
        return radius * radius * 3.14;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    private double length, width;

    public Rectangle(double a, double b) {
        length = a;
        width = b;
    }
    
    public double calcArea() {
        //**********Found**********      
        return _________ ;
    }
}

class Poly {
    static double dostuff(Shape[] s) {
        double total = 0;
        
        for (int i = 0; i < s.length; i++) {
            //**********Found**********
            total += ________.calcArea();
        }
        return total;
    }
}

空白处解析

第一个空白处：System.out.println("Total Area = " + _________.dostuff(s));
- 解析：调用Poly类的静态方法dostuff计算总面积
- 答案：Poly
第二个空白处：_________ class Shape {
- 解析：Shape类包含抽象方法calcArea()，因此它必须是抽象类
- 答案：abstract
第三个空白处：_________ = radius;
- 解析：在构造方法中为私有成员变量radius赋值
- 答案：this.radius
第四个空白处：public double _________() {
- 解析：需要实现父类的抽象方法calcArea()来计算面积
- 答案：calcArea
第五个空白处：return _________ ;
- 解析：矩形面积计算公式为长×宽
- 答案：length * width
第六个空白处：total += ________.calcArea();
- 解析：调用数组中每个形状对象的calcArea()方法
- 答案：s[i]

完整正确代码

Java多态与抽象类：形状面积计算的面向对象实现

在面向对象编程中，抽象类和多态是实现代码复用和扩展性的重要机制。本文通过一个计算不同形状面积总和的实例，详细讲解抽象类的定义、子类实现以及多态的实际应用。

1. 程序功能概述

这个程序实现了以下功能：

定义一个抽象的形状类Shape，包含计算面积的抽象方法
实现两个具体形状类：Circle（圆形）和Rectangle（矩形）
利用多态特性，在一个形状数组中存储不同类型的形状对象
计算并输出所有形状的面积总和

程序的核心是通过抽象类定义统一接口，通过多态实现不同形状的统一处理。

2. 抽象类的定义与作用

抽象类是一种不能被实例化的类，通常用于定义一组相关类的共同行为。在本例中：

abstract class Shape {
    abstract public double calcArea();
}

Shape类被声明为abstract（抽象类），并包含一个抽象方法calcArea()。抽象方法没有具体实现，必须由子类实现。

抽象类的主要作用：

定义统一接口：所有子类必须实现抽象方法，保证了接口的一致性
代码复用：可以在抽象类中实现一些通用方法，供所有子类使用
类型抽象：可以使用抽象类类型声明变量，引用任何子类对象，为多态奠定基础

3. 子类实现与方法重写

具体的形状类（Circle和Rectangle）继承自Shape类，并实现了calcArea()方法：

圆形类（`Circle`）

class Circle extends Shape {
    private double radius;
  
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
    
    public double calcArea() {
        return radius * radius * 3.14;
    }
}

继承Shape类，必须实现calcArea()方法
实现了圆形面积计算公式：π × 半径²

矩形类（`Rectangle`）

class Rectangle extends Shape {
    private double length, width;

    public Rectangle(double a, double b) {
        length = a;
        width = b;
    }
    
    public double calcArea() {
        return length * width;
    }
}

继承Shape类，实现了calcArea()方法
实现了矩形面积计算公式：长 × 宽

4. 多态的实现与应用

多态是指同一操作作用于不同对象，可以有不同的解释和实现。在本例中体现为：

Shape[] s = new Shape[3];
s[0] = new Circle(5.0);
s[1] = new Rectangle(3.0, 4.0);
s[2] = new Rectangle(5.0, 6.0);

声明了Shape类型的数组，但可以存储Shape的任何子类对象
当调用calcArea()方法时，会根据实际对象类型执行相应的实现

多态的优势：

代码扩展性：添加新的形状（如三角形）只需创建新的子类，无需修改现有代码
代码简化：可以用统一的方式处理不同类型的对象
提高可读性：隐藏了具体实现细节，只关注接口

5. 面积总和计算

Poly类中的静态方法dostuff()实现了面积总和的计算：

class Poly {
    static double dostuff(Shape[] s) {
        double total = 0;
        for (int i = 0; i < s.length; i++) {
            total += s[i].calcArea();
        }
        return total;
    }
}

这个方法展示了多态的强大之处：无论数组中存储的是哪种具体形状，都可以通过统一的calcArea()方法获取面积，无需判断对象的具体类型。

6. 程序运行结果

对于示例中的形状：

圆形（半径5.0）面积：3.14 × 5² = 78.5
矩形（3.0×4.0）面积：3×4 = 12
矩形（5.0×6.0）面积：5×6 = 30

程序运行后输出：

Total Area = 120.5

7. 代码扩展建议

这个程序可以从以下几个方面进行扩展：

添加更多形状：如三角形、正方形、椭圆形等，只需创建新的子类并实现calcArea()方法
添加更多功能：在Shape抽象类中添加计算周长的抽象方法calcPerimeter()，在子类中实现
使用接口替代抽象类：如果不需要在基类中实现通用方法，可以使用接口IShape定义calcArea()方法
使用集合框架：使用ArrayList<Shape>替代数组，提供更灵活的形状对象管理

通过这个实例，我们学习了抽象类的定义与使用、子类对抽象方法的实现，以及多态在实际编程中的应用。这些面向对象的核心概念对于编写可扩展、可维护的Java程序至关重要。多态机制使得我们可以编写通用的代码来处理不同类型的对象，大大提高了代码的灵活性和复用性。

Java面向对象编程：多态与抽象类应用实例解析