【教程】Java 多态

川长思鸟来 2022-03-07 18:16 188阅读 0赞

多态是同一个行为 具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口，使用不同的实例 而执行不同操作，如图所示：

![dt-java.png][]

多态性是对象多种表现形式的体现。

> 现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：
> 
>  *  如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；
>  *  如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；
>  *  在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。
> 
> 同一个事件 发生在不同的对象上 会产生不同的结果。

### 多态的优点 ###

*  1. 消除类型之间的耦合关系
 *  2. 可替换性
 *  3. 可扩充性
 *  4. 接口性
 *  5. 灵活性
 *  6. 简化性

### 多态存在的三个必要条件 ###

*  继承
 *  重写
 *  父类引用 指向 子类对象。比如：

Parent p = new Child();

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，再去调用子类的同名方法。

**多态的好处**：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

以下是一个多态实例的演示，详细说明请看注释：

public class Test {
        public static void main(String[] args) {
          show(new Cat());  // 以 Cat 对象调用 show 方法
          show(new Dog());  // 以 Dog 对象调用 show 方法
                    
          Animal a = new Cat();  // 向上转型。子类型变父类型  
          a.eat();               // 注意：调用的是 Cat 的 eat。调用的是子类的同名方法。
          Cat c = (Cat)a;        // 向下转型。父类型变子类型  
          c.work();        // 注意：调用的是 Cat 的 work
      }  
                
        public static void show(Animal a)  {
            a.eat();  
    
            // 类型判断
            if (a instanceof Cat)  {  // 猫做的事情 
                Cat c = (Cat)a;  
                c.work();  
            } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 
                Dog c = (Dog)a;  
                c.work();  
            }  
        }  
    }
     
    abstract class Animal {  
        abstract void eat();  
    }  
      
    class Cat extends Animal {  
        public void eat() {  
            System.out.println("吃鱼");  
        }  
        public void work() {  
            System.out.println("抓老鼠");  
        }  
    }  
      
    class Dog extends Animal {  
        public void eat() {  
            System.out.println("吃骨头");  
        }  
        public void work() {  
            System.out.println("看家");  
        }  
    }

执行以上程序，输出结果为：

>     吃鱼
>     抓老鼠
>     吃骨头
>     看家
>     吃鱼
>     抓老鼠

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## 虚函数 ##

虚函数的存在是为了多态。

Java 中其实没有虚函数的概念，它的普通函数就相当于 C++ 的虚函数，动态绑定是Java的默认行为。如果 Java 中不希望某个函数具有虚函数特性，可以加上 final 关键字变成非虚函数。

### 重写 ###

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("Employee 构造函数");
          this.name = name;
          this.address = address;
          this.number = number;
       }
       public void mailCheck() {
          System.out.println("邮寄支票给： " + 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; // 全年工资
       public Salary(String name, String address, int number, double salary) {
           super(name, address, number);
           setSalary(salary);
       }
       public void mailCheck() {
           System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 ");
           System.out.println("邮寄支票给：" + getName()
           + " ，工资为：" + salary);
       }
       public double getSalary() {
           return salary;
       }
       public void setSalary(double newSalary) {
           if(newSalary >= 0.0) {
              salary = newSalary;
           }
       }
       public double computePay() {
          System.out.println("计算工资，付给：" + 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：

VirtualDemo.java 文件代码：
    /* 文件名 : VirtualDemo.java */
    public class VirtualDemo {
       public static void main(String [] args) {
          Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00);
          Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00);
          System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- ");
          s.mailCheck();
          System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");
          e.mailCheck();
        }
    }

以上实例编译运行结果如下：

>     Employee 构造函数
>     Employee 构造函数
>     使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- 
>     Salary 类的 mailCheck 方法 
>     邮寄支票给：员工 A ，工资为：3600.0
>     
>     使用 Employee 的引用调用 mailCheck--
>     Salary 类的 mailCheck 方法 
>     邮寄支票给：员工 B ，工资为：2400.0

### 例子解析 ###

*  实例中，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 e。
 *  当调用 s.mailCheck() 时，编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck()，执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。
 *  因为 e 是 Employee 的引用，所以调用 e 的 mailCheck() 方法时，编译器会去 Employee 类查找 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。**

以上整个过程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，因此，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。

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## 多态的实现方式 ##

### 方式一：重写： ###

这个内容已经在上一章节详细讲过，就不再阐述，详细可访问：[Java 重写(Override)与重载(Overload)][Java _Override_Overload]。

### 方式二：接口 ###

*  1. 生活中的接口最具代表性的就是插座，例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中，因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则，有可能到国外就不行，那是因为国外自己定义的接口类型。
 *  2. java中的接口类似于生活中的接口，就是一些方法特征的集合，但没有方法的实现。具体可以看 [java接口][java] 这一章节的内容。

### 方式三：抽象类和抽象方法 ###

详情请看 [Java抽象类][Java] 章节。

[dt-java.png]: /images/20220307/c1a3d829b12f4c4f8312ff8bb31c71df.png
[Java _Override_Overload]: http://www.runoob.com/java/java-override-overload.html
[java]: http://www.runoob.com/java/java-interfaces.html
[Java]: http://www.runoob.com/java/java-abstraction.html