Java 中的泛化和特化

泛化 (Generalization) 和 特化 (specialization) 是面向对象编程 (OOP) 中的两个重要概念。泛化是从具体概念走向更一般概念的过程。特化是从一般概念走向更具体概念的过程。

在 Java 中，泛化和特化通过继承来实现。继承是一种机制，它允许我们创建一个新类，该类继承现有类的属性和行为。新类称为子类，现有类称为父类。

泛化

将子类类型转换为父类类型称为泛化，因为我们使子类变得更通用，其范围在扩大。它也称为扩大转换 (widening) 或 向上转型 (up casting)。扩大转换是安全的，因为类将变得更通用。

继承

在 Java 中，我们可以通过继承父类来创建子类。子类继承父类的属性和行为（字段和方法），使我们能够重用和扩展现有代码。父类代表更一般的概念，而子类代表更具体的概念。

一个通用类 (General class)，它描述了主要特征但没有具体细节。位于继承层次结构顶部的类可以被认为是通用的。

GeneralizationExample.java

输出

Earning Father

因此，在扩大转换或泛化中，我们可以访问所有父类的方法，但不能访问子类的方法。

示例：现在假设我们在子类中重写了父类的方法。

GeneralizationExample.java

输出

Earning Son

特化

它是从一个更一般的类或接口创建一个更具体的类或接口的过程。它涉及添加专门类独有的属性和行为，同时继承通用类中的共同特征。

将父类类型转换为子类类型称为特化。在这里，我们从更一般的形式转变为更具体的形式，因此范围变窄了。因此，这称为缩小转换或向下转型 (down-casting)。

多态

多态 (Polymorphism) 是 Java 中的一个关键概念，它促进了特化。它允许将不同类的对象视为一个共同父类的对象。它使我们能够编写更通用的代码，这些代码可以与各种专门的对象一起工作，而无需了解它们的确切类型。

Java 支持两种类型的多态

1. 编译时多态（方法重载）：当同一个类中有多个同名但参数列表不同的方法时，就会发生这种情况。根据方法签名，在编译时确定要调用的正确方法。
2. 运行时多态（方法重写）：当子类提供了在其父类中已定义的方法的特定实现时，就会发生这种情况。根据实际的对象类型，在运行时确定要调用的方法。

缩小转换不安全，因为类将变得越来越具体，从而产生越来越多的疑问。例如，如果我们说 Vehicle 是 Car，我们需要证据。因此，在这种情况下，Java 编译器会明确要求进行类型转换。这称为显式转换。

示例：展示何时不允许缩小转换。

SpecializationExample.java

输出

java.lang.ClassCastException: Father cannot be cast to Son

当一个父类引用（指向父类对象）被缩小后，使用该引用既无法访问子类的方法，也无法访问父类的方法。

当一个子类引用（指向子类对象）被扩大然后再次缩小，那么使用该引用可以访问子类和父类的方法。这与简单的基类引用指向基类对象相同，其中父类的方法已获得继承。

泛化和特化的好处

• 代码重用性：泛化允许通过创建通用的基类来重用代码。特化使得为特定情况扩展和定制行为成为可能。
• 可维护性：对通用类的更改会自动反映在所有特化类中。这减少了代码重复，并使维护更容易。
• 灵活性：多态允许您编写灵活的代码，这些代码可以与各种专门的对象一起使用，而无需复杂的分支或类型检查。
• 抽象：泛化和特化有助于抽象复杂的现实世界关系，使您的代码更易于理解，并更接近现实世界的建模。

结论

泛化和特化是 Java 中的基本概念，它们促进了代码组织、重用性和抽象。通过识别类之间的共性和差异，我们可以创建更高效、可维护和适应性强的代码。