2.1 多态概述
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。
1.2 多态的定义与使用格式
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();
- 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();
- 抽象类多态定义的格式
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();
- 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();
- 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。
2.3 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);
}
}
- 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();
}
}
- 多态成员方法
编译时期：参考引用变量所属的类，如果没有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。
2.4 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 = p2 instanceof Teacher; //flag结果为false
2.5 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
2.6 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
}
}
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。
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。
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){…}
2.7 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。
- 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();
}
}
总结封装、继承、多态的作用：
- 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。