多态性

概述：多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

定义

多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

前提

继承或者实现【二选一】
方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
父类引用指向子类对象【格式体现】

多态的体现

多态体现的格式：

Java引用变量有两个类型：编译时类型和运行时类型。编译时类型由声明该变量时使用的类型决定，运行时类型由实际赋给该变量的对象决定。简称：编译时，看左边；运行时，看右边。

若编译时类型和运行时类型不一致，就出现了对象的多态性(Polymorphism) 多态情况下，

“看左边”：看的是父类的引用（父类中不具备子类特有的方法）
“看右边”：看的是子类的对象（实际运行的是子类重写父类的方法）

对象的多态 —在Java中,子类的对象可以替代父类的对象使用

一个变量只能有一种确定的数据类型
一个引用类型变量可能指向(引用)多种不同类型的对象
子类可看做是特殊的父类，所以父类类型的引用可以指向子类的对象：向上转型(upcasting)。
一个引用类型变量如果声明为父类的类型，但实际引用的是子类对象，那么该变量就不能再访问子类中添加的属性和方法

虚拟方法调用(Virtual Method Invocation)

子类中定义了与父类同名同参数的方法，在多态情况下，将此时父类的方法称为虚拟方法，父 类根据赋给它的不同子类对象，动态调用属于子类的该方法。这样的方法调用在编译期是无法 确定的。
多态的情况下，调用对象的方法，实际执行的是子类重写的方法。

多态性应用

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展性与便利。代码如下

定义父类

package demo02;
 
public class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("吃东西");
    }
}

定义子类Dog

package demo02;
 
class Dog extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃骨头");
    }
}

定义子类Cat

package demo02;
 
 
class Cat extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
}

定义测试类

package demo02;
 
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式，创建对象
        Cat c = new Cat();
        Dog d = new Dog();
 
        // 调用showCatEat
        showCatEat(c);
        // 调用showDogEat
        showDogEat(d);
 
        /*以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代 而执行效果一致 */
        showAnimalEat(c);
        showAnimalEat(d);
    }
 
    public static void showCatEat(Cat c) {
        c.eat();
    }
 
    public static void showDogEat(Dog d) {
        d.eat();
    }
 
    public static void showAnimalEat(Animal a) {
        if (a instanceof Dog)
            a.eat();
        if (a instanceof Cat)
            a.eat();
    }
}

由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，当然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与showCatEatshowDogEat方法一致，所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用showAnimalEat都可以完成。所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

多态的弊端

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

引用类型转换（又称之为造型）

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

向上转型

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。

当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。

使用格式

向下转型

向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。

使用格式：

转型的异常

转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal a = new Cat();
        a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat 
        // 向下转型 
        Dog d = (Dog) a;
        d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
    }
}

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为，明明创建了Cat类型对象，运行时，当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系，不符合类型转换的定义。为了避免ClassCastException的发生，Java提供了 instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验，格式如下：

所以，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal a = new Cat();
        a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
        // 向下转型
        if (a instanceof Cat) {
            Cat c = (Cat) a;
            c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse 
        } else if (a instanceof Dog) {
            Dog d = (Dog) a;
            d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 
        }
    }
}

小结

对Java对象的强制类型转换称为造型
从子类到父类的类型转换可以自动进行
从父类到子类的类型转换必须通过造型(强制类型转换)实现
无继承关系的引用类型间的转换是非法的

子类继承父类

若子类重写了父类方法，就意味着子类里定义的方法彻底覆盖了父类里的同名方法，系统将不可能把父类里的方法转移到子类中。
对于实例变量则不存在这样的现象，即使子类里定义了与父类完全相同的实例变量，这个实例变量依然不可能覆盖父类中定义的实例变量

多态性总结

作用：提高了代码的通用性，常称作接口重用

前提：

需要存在继承或者实现关系
有方法的重写

成员方法：

编译时：要查看引用变量所声明的类中是否有所调用的方法。
运行时：调用实际new的对象所属的类中的重写方法。

成员变量：

不具备多态性，只看引用变量所声明的类。

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