Java中多态的介绍

比眉伴天荒 2023-10-04 12:28 3阅读 0赞

##### 7.多态 #####

###### 7.1.概念 ######

*  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。

###### 7.2.定义 ######

*  是指同一行为，具有多个不同表现形式。
    
    > 实现多态的前提：
    > 
    > 1.  类继承或者接口实现【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】

###### 7.3.多态的格式 ######

//父类类型 变量名 = new 子类对象；
        //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。
    //变量名.方法名();
    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。
> 
> 当使用多态方式调用变量时，首先检查子类中是否有该变量，如果没有，则向上找；如果还没有，则编译报错。
> 
> 即：对于成员方法：编译看左边，运行看右边。
> 
>     对于成员变量：编译看左边，运行也看左边。

###### 7.4.多态的优点 ######

*  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。

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

1.  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。
2.  当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，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。
3.  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。

###### 7.5.多态的函数与变量输出问题 ######

class Father{
        
        int a = 10;
        final int b = 100;
        static final int c = 1000;
    
        public void test(){
        
            System.out.println("Father");
        }
        public void testFather(){
        
            System.out.println("Only Father");
        }
    }
    
    class Son extends Father{
        
        int a = 20;
        final int b = 200;
        static final int c = 2000;
        int aa = 20000;
    
        public void test(){
        
            System.out.println("Son");
        }
        public void testSon(){
        
            System.out.println("Only Son");
        }
    }
    
    public class Test{
        
        public static void main(String[] args){
        
            Father f = new Son();
    
            System.out.println(f.a);  //10
            System.out.println(f.b);  //100
            System.out.println(f.c);  //1000
            //System.out.println(f.aa);  //报错
            System.out.println("----------");
    
            Son s = new Son();
    
            System.out.println(s.a);  //20
            System.out.println(s.b);  //200
            System.out.println(s.c);  //2000
            System.out.println(s.aa);  //20000
            System.out.println("----------");
    
            //f.testSon();  //报错
            f.test();  //Son
            f.testFather();  //Only Father
    
            System.out.println("----------");
    
            s.test();  //Son
            s.testSon();  //Only Son
            s.testFather();  //Only Father
        }
    }
    
    //输出结果：
        10
        100
        1000
        ----------
        20
        200
        2000
        20000
        ----------
        Son
        Only Father
        ----------
        Son
        Only Son
        Only Father

###### 7.6.类型转换 ######

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

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");
        }
    }
    
    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
        }
    }

###### 7.7.转型异常 ######

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 【编译不报错但运行报错】
        }
    }

*  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。

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
            }
        }
    }

###### 7.8.返回值类型 ######

###### 7.8.1.父子类重写方法的返回值类型在方法声明中 ######

*  如果是基本数据类型，父子类重写时，返回值类型必须保持一致。
 *  如果是引用数据类型，父子类重写方法时，返回值的类型须一致，或者是该返回值类型的子类。

###### 7.8.2.父子类重写方法的返回值类型在方法体的return中 ######

*  如果是基本数据类型，父子类重写时，返回值类型必须保持一致
 *  如果是引用数据类型，父子类重写方法时，返回值的类型须一致(前提是返回值类型不能是抽象类或者接口，如果是接口或抽象类则必须返回它的普通实现类或者实现类的子类)，或者是该返回值类型的子类。