多态和转换（向上转型、向下转型）

一、多态概述

　　多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

　　现实事物经常会体现出多种形态，如学生，学生是人的一种，则一个具体的同学张三既是学生也是人，即出现两种形态。

　　Java作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如Student类继承了Person类，一个Student的对象便既是Student，又是Person。

　　Java中多态的代码体现在一个子类对象(实现类对象)既可以给这个子类(实现类对象)引用变量赋值，又可以给这个子类(实现类对象)的父类(接口)变量赋值。

　　如Student类可以为Person类的子类。那么一个Student对象既可以赋值给一个Student类型的引用，也可以赋值给一个Person类型的引用。

　　最终多态体现为父类引用变量可以指向子类对象。

　　多态的前提是必须有子父类关系或者类实现接口关系，否则无法完成多态。

　　在使用多态后的父类引用变量调用方法时，会调用子类重写后的方法。

注：多态中向上转型只能调用子类中与父类的方法，想要调用子类自己的方法需要用向下转型

二、使用格式 　　

　　1、多态的定义与使用格式

　　多态的定义格式：就是父类的引用变量指向子类对象

父类类型  变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();

• 普通类多态定义的格式

父类 变量名 = new 子类();
如：    class Fu {}
    class Zi extends Fu {}
    //类的多态使用
Fu f = new Zi();

 

•  抽象类多态定义的格式

抽象类 变量名 = new 抽象类子类();
如：    abstract class Fu {
         public abstract void method();
         }
class Zi extends Fu {
public void method(){
              System.out.println(“重写父类抽象方法”);
}
}
//类的多态使用
Fu fu= new Zi();

 

• 接口多态定义的格式

接口 变量名 = new 接口实现类();
如： interface Fu {
             public abstract void method();
}
class Zi implements Fu {
             public void method(){
              System.out.println(“重写接口抽象方法”);
}
}
//接口的多态使用
Fu fu = new Zi();

 

注意事项：

同一个父类的方法会被不同的子类重写。在调用方法时，调用的为各个子类重写后的方法。

如 Person p1 = new Student();
   Person p2 = new Teacher();
   p1.work(); //p1会调用Student类中重写的work方法
   p2.work(); //p2会调用Teacher类中重写的work方法

 

　　2、多态成员的特点

　　掌握了多态的基本使用后，那么多态出现后类的成员有啥变化呢？前面学习继承时，我们知道子父类之间成员变量有了自己的特定变化，那么当多态出现后，成员变量在使用上有没有变化呢？

　　多态出现后会导致子父类中的成员变量有微弱的变化。看如下代码

class Fu {
    int num = 4;
}
class Zi extends Fu {
    int num = 5;
}
class Demo {
    public static void main(String[] args)     {
        Fu f = new Zi();
        System.out.println(f.num);
        Zi z = new Zi();
        System.out.println(z.num);
    }
}

 

• 多态成员变量

当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：

编译时期：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。

运行时期：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。

简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。

 

多态出现后会导致子父类中的成员方法有微弱的变化。看如下代码

class Fu {
    int num = 4;
    void show()    {
        System.out.println("Fu show num");
    }
}
class Zi extends Fu {
    int num = 5;
    void show()    {
        System.out.println("Zi show num");
    }
}
class Demo {
    public static void main(String[] args)     {
        Fu f = new Zi();
        f.show();
    }
}

 

• 多态成员方法

编译时期：参考引用变量所属的类，如果没有类中没有调用的方法，编译失败。

运行时期：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。

简而言之：编译看左边，运行看右边。

 

三、多态—转型

　　多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

• 向上转型（调用父类公共的方法）：当有子类对象赋值给一个父类引用时，便是向上转型，多态本身就是向上转型的过程。

　　使用格式：

父类类型  变量名 = new 子类类型();
如：Person p = new Student();

• 向下转型（调用子类的独有方法、类似于强转）：一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式，将父类引用转为子类引用，这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象，是无法向下转型的！

　　使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;
如:Student stu = (Student) p;  //变量p 实际上指向Student对象

 

 

我的理解：

向上转型：

实例解析：平行四边形是特殊的四边形，也就是说平行四边形是四边形的一种，那么也就可以将平行四边形对象看作是四边形的对象。

等价：父类——四边形（Quadrangle）

　　　子类——平行四边形（Parallelogram）

相当于：Quadrangle obj = new Parallelogram();

作用：如果四边形类中存在一个draw()方法，

 

四、多态的好处与弊端

　　当父类的引用指向子类对象时，就发生了向上转型，即把子类类型对象转成了父类类型。向上转型的好处是隐藏了子类类型，提高了代码的扩展性。

　　但向上转型也有弊端，只能使用父类共性的内容，而无法使用子类特有功能，功能有限制。看如下代码

//描述动物类，并抽取共性eat方法
abstract class Animal {
    abstract void eat();
}
 
// 描述狗类，继承动物类，重写eat方法，增加lookHome方法
class Dog extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("啃骨头");
    }

    void lookHome() {
        System.out.println("看家");
    }
}

// 描述猫类，继承动物类，重写eat方法，增加catchMouse方法
class Cat extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }

    void catchMouse() {
        System.out.println("抓老鼠");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Dog(); //多态形式，创建一个狗对象
        a.eat(); // 调用对象中的方法，会执行狗类中的eat方法
        // a.lookHome();//使用Dog类特有的方法，需要向下转型，不能直接使用
        
        // 为了使用狗类的lookHome方法，需要向下转型
// 向下转型过程中，可能会发生类型转换的错误，即ClassCastException异常
        // 那么，在转之前需要做健壮性判断 
        if( !a instanceof Dog){ // 判断当前对象是否是Dog类型
                 System.out.println("类型不匹配，不能转换"); 
                 return; 
        } 
        Dog d = (Dog) a; //向下转型
        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法
    }
}

 

五、总结

• 什么时候使用向上转型：

　　当不需要面对子类类型时，通过提高扩展性，或者使用父类的功能就能完成相应的操作，这时就可以使用向上转型。

如：Animal a = new Dog();
    a.eat();

•  什么时候使用向下转型

　　当要使用子类特有功能时，就需要使用向下转型。

如：Dog d = (Dog) a; //向下转型
        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法

• 向下转型的好处：可以使用子类特有功能。
• 弊端是：需要面对具体的子类对象；在向下转型时容易发生ClassCastException类型转换异常。在转换之前必须做类型判断。

如：if( !a instanceof Dog){…}