Java多态详解

女爷i 2022-10-06 02:55 108阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1.1 概述
 *   *  导引
     *  定义
     *  前提【重点】
 *  1.2 多态的体现
 *  1.3 多态的好处
 *  1.4 引用类型转换
 *   *  向上转型
     *  向下转型
     *  为什么要转型
     *  转型的异常※

# 1.1 概述 #

## 导引 ##

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【重点】 ##

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

# 1.2 多态的体现 #

多态体现的格式：

父类类型 变量名 = new 子类对象；
    变量名.方法名();

父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。

代码如下：

Fu f = new Zi();
    f.method();

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；如果有，执行的是子类重写后方法。

代码如下：  
定义父类：

public abstract class Animal { 
    	public abstract void eat();
    }

定义子类：

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

定义测试类：

public class Test { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		// 多态形式，创建对象
    		Animal a1 = new Cat();
    		// 调用的是 Cat 的 eat
    		a1.eat();
    		// 多态形式，创建对象
    		Animal a2 = new Dog();
    		// 调用的是 Dog 的 eat
    		a2.eat();
    	}
    }

# 1.3 多态的好处 #

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：

public abstract class Animal { 
    	public abstract void eat();
    }

定义子类：

定义测试类：

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){ 
    		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`showCatEat`、`showDogEat`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。

# 1.4 引用类型转换 #

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：

父类类型 变量名 = new 子类类型();
    如：Animal a = new Cat();

## 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：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
    如:Cat c =(Cat) a;

## 为什么要转型 ##

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。

转型演示，代码如下：  
定义类：

abstract class Animal { 
    	abstract void eat();
    }
    class Cat extends Animal { 
    	public void eat() { 
    		System.out.println("吃鱼");
    	}
    	public void catchMouse() { 
    		System.out.println("抓老鼠");
    	}
    }
    class Dog extends Animal { 
    	public void eat() { 
    		System.out.println("吃骨头");
    	}
    	public void watchHouse() { 
    		System.out.println("看家");
    	}
    }

定义测试类：

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
    		Cat c = (Cat)a;
    		c.catchMouse();
    		// 调用的是 Cat 的 catchMouse
    	}
    }

结果

吃鱼
    抓老鼠

## 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：

变量名 instanceof 数据类型
    - 如果变量属于该数据类型，返回true。
    - 如果变量不属于该数据类型，返回false。

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
    		}
    	}
    }