Java(6):面向对象四大基本特性:多态

灰太狼 2023-01-08 12:24 99阅读 0赞

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##### 前言 #####

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这篇文章主要是来聊聊面向对象编程的四大基本特性:**多态**在Java中的表现.我们首先先说一下多态的定义:**指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。（发送消息就是函数调用）**

> 多态存在的必要三条件
> 
>  *  要有继承；
>  *  要有重写；
>  *  父类引用指向子类对象。

再过多的理论知识这里就不过多的阐述了,网上很多关于多态方面的文章,各位看官可自行查找.回归正题,那么在Java中多态又是以怎么的形式展现的呢?要是有三个方面,**接口实现**、**继承父类进行方法重写**、**同一个类中进行方法重载**。

##### 继承父类进行方法重写 #####

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在上一篇中我们说到了继承,子类通过继承，子类可以复用父类的功能，如果父类不能满足当前子类的需求，则子类可以重写父类中的方法来加以扩展。这里说的多态就是基于**继承父类进行方法重写**,再说多态之前,我们需要先说一下向上转型:子类引用的对象转换为父类类型称为向上转型。通俗地说就是是将子类对象转为父类对象。此处父类对象可以是接口.  
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下面我们就举例子来说明想还是向上转型中多态的表现.假定我们有Children和People两个类.Children继承于People类.Children类重写了People类中`printName`方法,代码如下所示.

public class People {
    	
    	public String peopleName = "骚栋";//姓名
    	
    	protected  void printName(String name) {
    		
    		System.out.println(name);		
    	}
    }
    
    class Children extends People {
    	
    	protected  void printName(String name) {
    		
    		System.out.println("小朋友名称: "+name);		
    	}		
    }

然后我们在main函数中进行**向上转型**操作,使用People来接受创建Children对象,然后执行`printName`方法.

public static void main(String[] args) {
    		
    		People children = new Children();
    		children.peopleName = "神经骚栋";
    		children.printName(children.peopleName);
    	}

可能用一个子类说明多态这个概念还是不太清晰明了,但是我们假定还有Major 、oldMan等等People的子类,每一个子类都重写了`printName`这个方法,那么对于这个`printName`的不同实现,就很好地展现了多态性了.

那么上面的一段代码在控制台上打印出来的是什么样的信息呢?如下图所示.

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通过控制台中的打印信息,我们知道程序是调用的是Children中的`printName`这个方法.而不是父类People中的方法.那么程序是如何知道**People children**这个引用是指向Children对象还是People对象或者是其他People类的子类对象呢?这里我们就需要说一下方法的动态绑定.这一点和Objective-C中的动态绑定是一致的.

> Java中除了**static**方法和**final**方法(**private**方法属于**final**方法)之外,其他所有的方法都是后期绑定(或者叫做动态绑定).也就说当在程序**运行时**才会根据对象实际的类型来进行动态绑定对应的方法.然后进行执行.

##### 同一个类中进行方法重载 #####

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同一个类中进行对同一个方法进行重载也是多态性的一种体现.我们就举例说明.如下代码所示,通过重载一个方法,我们可以获取不同的方法实现,虽然两个方法的方法名是一致的,但是最后的结果却是完全不一样的.

public class Student extends People {
    
    	public void printStudentName(String name,int age) {
    		
    		this.peopleName = "神经骚栋";
    		System.out.println(this.peopleName+age);
    	}
    
    	public void printStudentName(String name) {
    		
    		this.peopleName = "神经骚栋";
    		System.out.println(this.peopleName);
    	}
    }

##### 向下转型的安全保证 —运行时类型识别(RTTI) #####

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上面第一部分我们说到向上转型是从子类转换成父类,这样是安全的,因为基类不会具有大于子类的接口.但是如果向下转型呢,这样是否是安全的呢?也就是当我们把父类强转成子类,这样会不会有问题呢?这样确实是存在问题的,就好比说 “儿童"肯定是"人”,但是"人"不可能一定是"儿童",还可能是"成年人"、"老人"一样.

那么在Java中到底是如何保证向下转型的正确性呢?Java程序在运行期间会对每一个类型进行全面检查,以便保证它确实是我们希望的那种类型.如果类型转换不正确的话,那么就会返回一个**ClassCastException**错误.这种在运行期间对类型进行检查的行为称作"\***运行时类型识别(RTTI)**".

比如我们就拿上一个模块Student对象来说.假定我们创建一个People类 然后强转成Student类,然后调用只有Student类中才有的方法`public void printStudentName(String name,int age)`这时候程序就会报**ClassCastException**错误了.

public class MainClass {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		Student student = (Student)new People();
    		student.peopleName = "王巍栋";
    		student.printStudentName(student.peopleName,18);
    	}
    }

控制台打印错误信息如下所示.

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本文所有内容详情可查看[Think in Java(Java编程思想)][Think in Java_Java]第八章的多态部分,所以还是建议大家去看原书.本文只是作为学习笔记,如有纰漏,欢迎指出.

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[Think in Java_Java]: https://github.com/wang82426107/BookWithPDF/blob/master/Thinking%20In%20Java%E7%AC%AC%E5%9B%9B%E7%89%88%E4%B8%AD%E6%96%87%E7%89%88.pdf
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