Что такое наследование и полиморфизм в ссылочных типах данных?

Наследование — это механизм, позволяющий новому классу (наследнику, дочернему классу, подклассу) наследовать поля и методы существующего класса (родительского класса, суперкласса). Это promotes повторное использование кода и иерархию классов.

Полиморфизм (многообразие форм) — это способность объекта иметь несколько форм. В контексте ссылочных типов данных это означает, что переменная суперкласса может ссылаться на объект подкласса. Это позволяет обрабатывать объекты разных подклассов унифицированным способом через общий интерфейс или суперкласс.

Существует два основных вида полиморфизма:

1. Время компиляции (статический полиморфизм): Обычно достигается с помощью перегрузки методов (method overloading), когда в одном классе есть несколько методов с одинаковым именем, но разными сигнатурами (количество и/или типы параметров).
2. Время выполнения (динамический полиморфизм): Достигается с помощью переопределения методов (method overriding), когда подкласс предоставляет свою реализацию метода, уже определенного в суперклассе. При вызове такого метода через ссылку на суперкласс, будет выполнена реализация подкласса (если тип объекта — подкласс).

Пример наследования и динамического полиморфизма:

// Базовый класс
class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Generic animal sound");
    }
}

// Класс-наследник
class Dog extends Animal {
    @Override // Переопределение метода
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof!");
    }
}

// Класс-наследник
class Cat extends Animal {
    @Override // Переопределение метода
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Статический тип переменной Animal, динамический тип объекта Dog
        Animal myDog = new Dog();
        // Статический тип переменной Animal, динамический тип объекта Cat
        Animal myCat = new Cat();
        // Статический тип переменной Animal, динамический тип объекта Animal
        Animal genericAnimal = new Animal();

        // Демонстрация полиморфизма
        myDog.makeSound(); // Вызовет метод из Dog
        myCat.makeSound(); // Вызовет метод из Cat
        genericAnimal.makeSound(); // Вызовет метод из Animal
    }
}

В этом примере Dog и Cat наследуют от Animal. Переменные myDog, myCat и genericAnimal имеют статический тип Animal, но ссылаются на объекты разных динамических типов (Dog, Cat, Animal). При вызове метода makeSound(), в каждой ссылке выполняется соответствующая реализация метода в зависимости от динамического типа объекта, что является полиморфизмом времени выполнения.