【Java】多态性总结

多态的概述

多态是继封装、继承之后的，面向对象的第三大特性。

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。

eg： Student类继承了Person类，则一个Student的对象便既是Student，又是Person。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。
所以，最终多态的体现为：父类引用变量可以指向子类对象

注意：

• 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。

多态的定义与使用格式

多态的定义格式

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();
eg: class Parent {}
    class Son extends Parent {}
    //类的多态使用
    Parent p = new Son();

• 抽象类多态定义的格式

抽象类 变量名 = new 抽象类子类();
eg： 
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();
eg： 
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： 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。
eg:
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。

多态-成员的特点

多态成员变量

多态出现后会导致子父类中的成员变量有微弱的变化。
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);//4
        Zi z = new Zi();
        System.out.println(z.num);//5
    }
}

当子父类中出现同名的成员变量，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。

多态成员方法

多态出现后会导致子父类中的成员方法有微弱的变化
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();//Zi show num
    }
}

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。

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：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：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

多态的好处和弊端

1、好处：

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。

2、弊端：

向上转型后，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。

如果想使用子类特有的功能，需要进行向下转型，代码如下：

//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
    }
}

3、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。

//Dog extends Animal
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。

//lookhome是Dog类中的方法
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：需要面对具体的子类对象时，在向下转型时容易发生ClassCastException类型转换异常，因此在转换之前必须做类型判断。

如：if( !a instanceof Dog){…}

多态举例

/*
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();
    }
}

面向对象三大特征的作用总结：

• 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
• 继承：子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。
• 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。