什么是Java多态？一篇文章搞懂Java的多态性以及向上（下）转型

众所周知，Java是一个面向对象（OOP）的编程语言，面向对象语言有封装、继承、多态这三大基本特征。下面我将通过这篇文章来告诉你什么是多态，多态存在的条件，以及我对于多态的理解，对于向上转型向下转型存在的原因的解释。

举例

猫和狗都是动物，它们之间既有共同点，又有自己的特点。你让猫和狗一起叫，它们都会叫，但是叫声不一样，这就是生活中的多态。

什么是多态？

多态，是指同一行为具有多种表现形式或形态的能力。父类引用指向子类的对象，调用方法时只能调用子类重写的方法，而如果想要调用子类新增的方法，则需要强制类型转换成子类；在运行期间能根据对象的实际类型自动调用相对应的方法；这就是多态。

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多态存在的三个必要条件

1. 继承
2. 重写（Override）
3. 父类引用指向子类对象(向上转型)

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Java多态性的表现

1. 方法的多态性

编译过程中的多态表现为函数的重载（Overload），运行时的多态表现为函数的重写（Override）。

2. 对象的多态性

下面通过例子来感受下java对象的多态性

• 父类与子类

class Animal{//父类
    void cry(){
        System.out.println("动物叫");
    }
    void sleep(){
        System.out.println("动物睡觉");
    }
}

class Dog extends Animal{//子类继承了父类
    void keepHouse(){//子类新增的方法
        System.out.println("狗看家");
    }
    void cry(){//覆盖父类的方法
        System.out.println("狗叫");
    }
}

class Cat extends Animal{//子类
    void play(){//子类新增的方法
        System.out.println("猫玩耍");
    }
    void cry(){//覆盖父类的方法
        System.out.println("猫叫");
    }
}

• 测试类demo1

public class demo1 {

    public static void main(String[] args) {
        //父类引用指向子类对象
        Animal pet=new Dog();

        pet.cry();//调用父类和子类共有的方法cry(),注意这里调用的是覆盖后的cry()方法
        pet.sleep();//调用父类和子类共有的方法
       
        Dog d=(Dog)pet;//将pet强制类型转换(从Animal到Dog)，这样就可以调用子类自己（新增）的方法;
        d.keepHouse();//调用子类新增方法
    }
}

• 多态一定是采用向上转型的方法来定义对象pet的，父类只能使用子类与父类共有的方法（也就是只能使用子类覆盖的方法），而如果想用子类的所有属性的话，就强制转换成子类（通过向下转型）就好了。

• 这个实例中定义对象pet使用的是向上转型的方式是 Animal pet=new Dog(); ，那么大家肯定有一个疑问：为什么不用最方便的 Animal pet=new Animal(); 的方式来定义呢？原因就是使用后者的话代码非常的僵硬，可扩展性就没有了，所以可以看出多态的一个优点：可扩展性强。

• 注意

1. 不能采用如下方式调用，因为只能调用子类与父类共同的方法（子类重写的方法），不能调用子类新增方法keepHouse()

	pet.keepHouse();
	

2. 向上转型
   定义方式：父类类型 变量名=new 子类类型();

 	Animal pet=new Dog();//父类引用指向子类对象
 	

3. 向下转型
   向上转型是向下转型的必要条件

	 Animal pet=new Dog();//向上转型
	 Dog d=(Dog)pet;//强制类型转换（Animal->Dog）
	 

• 测试类demo1运行结果

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• 测试类demo2

public class demo2 {

    public static void main(String[] args) {
        Animal pet;//声明父类对象

        pet=new Animal();
        pet.cry();

        pet=new Dog();//将子类对象给父类
        pet.cry();

        pet=new Cat();//将子类对象给父类
        pet.cry();
    }
}

• 通过一个变量去调用一个函数，我们只是写了一句话，并不会判断变量实际的类型是什么，不需要switch case，也不需要if else，因为只要写上这句话，系统就会自动调用该类所对应的函数

  • 例如：所有的Animal类中都有cry（）函数，对于一个继承了Animal的dog，它是一个Animal，那么它就一定能cry，我不关心你到底是怎么cry的，因为java存在一种机制能够找到正确的cry。

• 测试类demo2运行结果

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多态的优点

1. 可扩展性
   增加新的子类不影响已存在类的运行和操作，方便代码的维护。
2. 灵活性
   它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。
3. 简化性
   简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量代码需要重复的情况，可以有效避免代码臃肿的问题，这也是继承的优点。