Java 多态

本章主要为大家介绍java多态的概念，以及便于理解的多态简单例子。

Java 多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态性是对象多种表现形式的体现。

比如我们说"宠物"这个对象，它就有很多不同的表达或实现，比如有小猫、小狗、蜥蜴等等。那么我到宠物店说"请给我一只宠物"，服务员给我小猫、小狗或者蜥蜴都可以，我们就说"宠物"这个对象就具备多态性。

接下来让我们通过实例来了解Java的多态。

简单的例子

public interface Vegetarian{}
public class Animal{}
public class Deer extends Animal implements Vegetarian{}

因为Deer类具有多重继承，所以它具有多态性。以上实例解析如下：

一个 Deer IS-A（是一个） Animal
一个 Deer IS-A（是一个） Vegetarian
一个 Deer IS-A（是一个） Deer
一个 Deer IS-A（是一个）Object

在Java中，所有的对象都具有多态性，因为任何对象都能通过IS-A测试的类型和Object类。

访问一个对象的唯一方法就是通过引用型变量。

引用型变量只能有一种类型，一旦被声明，引用型变量的类型就不能被改变了。

引用型变量不仅能够被重置为其他对象，前提是这些对象没有被声明为final。还可以引用和它类型相同的或者相兼容的对象。它可以声明为类类型或者接口类型。

当我们将引用型变量应用于Deer对象的引用时，下面的声明是合法的：

Deer d = new Deer();
Animal a = d;
Vegetarian v = d;
Object o = d;

所有的引用型变量d,a,v,o都指向堆中相同的Deer对象。

虚方法

我们将介绍在Java中，当设计类时，被重写的方法的行为怎样影响多态性。

我们已经讨论了方法的重写，也就是子类能够重写父类的方法。

当子类对象调用重写的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重写的方法。

要想调用父类中被重写的方法，则必须使用关键字super。

/* 文件名 : Employee.java */
public class Employee
{
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   public Employee(String name, String address, int number)
   {
      System.out.println("Constructing an Employee");
      this.name = name;
      this.address = address;
      this.number = number;
   }
   public void mailCheck()
   {
      System.out.println("Mailing a check to " + this.name
       + " " + this.address);
   }
   public String toString()
   {
      return name + " " + address + " " + number;
   }
   public String getName()
   {
      return name;
   }
   public String getAddress()
   {
      return address;
   }
   public void setAddress(String newAddress)
   {
      address = newAddress;
   }
   public int getNumber()
   {
     return number;
   }
}

假设下面的类继承Employee类：

/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
   private double salary; //Annual salary
   public Salary(String name, String address, int number, double
      salary)
   {
       super(name, address, number);
       setSalary(salary);
   }
   public void mailCheck()
   {
       System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
       System.out.println("Mailing check to " + getName()
       + " with salary " + salary);
   }
   public double getSalary()
   {
       return salary;
   }
   public void setSalary(double newSalary)
   {
       if(newSalary >= 0.0)
       {
          salary = newSalary;
       }
   }
   public double computePay()
   {
      System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
      return salary/52;
   }
}

现在我们仔细阅读下面的代码，尝试给出它的输出结果：

/* 文件名 : VirtualDemo.java */
public class VirtualDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
      Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);
      System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
      s.mailCheck();
      System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
      e.mailCheck();
    }
}

以上实例编译运行结果如下：

Constructing an Employee
Constructing an Employee
Call mailCheck using Salary reference --
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0

Call mailCheck using Employee reference--
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to John Adams with salary 2400.0

例子中，我们实例化了两个Salary对象。一个使用Salary引用s，另一个使用Employee引用。

编译时，编译器检查到mailCheck()方法在Salary类中的声明。

在调用s.mailCheck()时，Java虚拟机(JVM)调用Salary类的mailCheck()方法。

因为e是Employee的引用，所以调用e的mailCheck()方法则有完全不同的结果。

当编译器检查e.mailCheck()方法时，编译器检查到Employee类中的mailCheck()方法。

在编译的时候，编译器使用Employee类中的mailCheck()方法验证该语句，但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是Salary类中的mailCheck()方法。

该行为被称为虚拟方法调用，该方法被称为虚拟方法。

Java中所有的方法都能以这种方式表现，借此，重写的方法能在运行时调用，不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。

Java 抽象类

在 Java 面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。

抽象类除了不能实例化对象之外，类的其它功能依然存在，成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。

由于抽象类不能实例化对象，所以抽象类必须被继承，才能被使用。也是因为这个原因，通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。

父类包含了子类集合的常见的方法，但是由于父类本身是抽象的，所以不能使用这些方法。

抽象类

在Java语言中使用abstract class来定义抽象类。如下实例：

/* 文件名 : Employee.java */
public abstract class Employee
{
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   public Employee(String name, String address, int number)
   {
      System.out.println("Constructing an Employee");
      this.name = name;
      this.address = address;
      this.number = number;
   }
   public double computePay()
   {
     System.out.println("Inside Employee computePay");
     return 0.0;
   }
   public void mailCheck()
   {
      System.out.println("Mailing a check to " + this.name
       + " " + this.address);
   }
   public String toString()
   {
      return name + " " + address + " " + number;
   }
   public String getName()
   {
      return name;
   }
   public String getAddress()
   {
      return address;
   }
   public void setAddress(String newAddress)
   {
      address = newAddress;
   }
   public int getNumber()
   {
     return number;
   }
}

注意到该Employee类没有什么不同，尽管该类是抽象类，但是它仍然有3个成员变量，7个成员方法和1个构造方法。现在如果你尝试如下的例子：

/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      /* 以下是不允许的，会引发错误 */
      Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);

      System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
      e.mailCheck();
    }
}

当你尝试编译AbstractDemo类时，会产生如下错误：

Employee.java:46: Employee is abstract; cannot be instantiated
      Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);
                   ^
1 error

继承抽象类

我们能通过一般的方法继承Employee类：

/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
   private double salary; //Annual salary
   public Salary(String name, String address, int number, double
      salary)
   {
       super(name, address, number);
       setSalary(salary);
   }
   public void mailCheck()
   {
       System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
       System.out.println("Mailing check to " + getName()
       + " with salary " + salary);
   }
   public double getSalary()
   {
       return salary;
   }
   public void setSalary(double newSalary)
   {
       if(newSalary >= 0.0)
       {
          salary = newSalary;
       }
   }
   public double computePay()
   {
      System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
      return salary/52;
   }
}

尽管我们不能实例化一个Employee类的对象，但是如果我们实例化一个Salary类对象，该对象将从Employee类继承3个成员变量和7个成员方法。

/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
      Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);

      System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
      s.mailCheck();

      System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
      e.mailCheck();
    }
}

以上程序编译运行结果如下：

Constructing an Employee
Constructing an Employee
Call mailCheck using  Salary reference --
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0

Call mailCheck using Employee reference--
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to John Adams with salary 2400.

抽象方法

如果你想设计这样一个类，该类包含一个特别的成员方法，该方法的具体实现由它的子类确定，那么你可以在父类中声明该方法为抽象方法。

Abstract关键字同样可以用来声明抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。

抽象方法没有定义，方法名后面直接跟一个分号，而不是花括号。

public abstract class Employee
{
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   
   public abstract double computePay();
   
   //其余代码
}

声明抽象方法会造成以下两个结果：

如果一个类包含抽象方法，那么该类必须是抽象类。
任何子类必须重写父类的抽象方法，或者声明自身为抽象类。

继承抽象方法的子类必须重写该方法。否则，该子类也必须声明为抽象类。最终，必须有子类实现该抽象方法，否则，从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。

如果Salary类继承了Employee类，那么它必须实现computePay()方法：

/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
   private double salary; // Annual salary
  
   public double computePay()
   {
      System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
      return salary/52;
   }

   //其余代码
}

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Java 多态

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简单的例子

虚方法

Java 抽象类

抽象类

继承抽象类

抽象方法

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