Java 多态

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。

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();

 

l  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();

 

l  式抽象类多态定义的格

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();

 

l  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();

 

 

l  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

当变量名指向不同的子类对象时，由于每个子类重写父类方法的内容不同，所以会调用不同的方法。

1.1     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);

    }

}

l  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();

    }

}

l  多态成员方法

编译时期：参考引用变量所属的类，如果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。

 

1.2     instanceof关键字

我们可以通过instanceof关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类，学生的对象也属于人类。

使用格式：

boolean  b  = 对象  instanceof  数据类型;

         如

Person p1 = new Student(); // 前提条件，学生类已经继承了人类

boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true

boolean flag2 = p1 instanceof Teacher; //flag结果为false

 

1.3     多态-转型

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

l  向上转型：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();

l  向下转型：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

 

1.4     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

    }

}

 

我们来总结一下：

l  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();

l  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

l  向下转型的好处：可以使用子类特有功能。

l  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){…}

 

1.5     多态-举例

我们明确多态使用，以及多态的细节问题后，接下来练习下多态的应用。

l  毕老师和毕姥爷的故事

/*

描述毕老师和毕姥爷，

毕老师拥有讲课和看电影功能

毕姥爷拥有讲课和钓鱼功能

*/

class 毕姥爷 {

    void 讲课() {

        System.out.println("政治");

    }

 

    void 钓鱼() {

        System.out.println("钓鱼");

    }

}

 

// 毕老师继承了毕姥爷，就有拥有了毕姥爷的讲课和钓鱼的功能，

// 但毕老师和毕姥爷的讲课内容不一样，因此毕老师要覆盖毕姥爷的讲课功能

class 毕老师 extends 毕姥爷 {

    void 讲课() {

        System.out.println("Java");

    }

 

    void 看电影() {

        System.out.println("看电影");

    }

}

 

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        // 多态形式

        毕姥爷 a = new 毕老师(); // 向上转型

        a.讲课(); // 这里表象是毕姥爷，其实真正讲课的仍然是毕老师，因此调用的也是毕老师的讲课功能

        a.钓鱼(); // 这里表象是毕姥爷，但对象其实是毕老师，而毕老师继承了毕姥爷，即毕老师也具有钓鱼功能

 

        // 当要调用毕老师特有的看电影功能时，就必须进行类型转换

        毕老师 b = (毕老师) a; // 向下转型

        b.看电影();

    }

}

 

学习到这里，面向对象的三大特征学习完了。

总结下封装、继承、多态的作用：

l  封装：把对象的属性与方法的实现细节隐藏，仅对外提供一些公共的访问方式

l  继承：子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。

l  多态：配合继承与方法重写提高了代码的复用性与扩展性；如果没有方法重写，则多态同样没有意义。