[03] 多态

1、多态的定义

多态的含义是，对外是一种表现形式，内在有多种具体的实现。在面向对象的程序设计理念中，多态性的定义在于，同一操作作用于不同类的实例，将产生不同的执行结果。

多态在Java中的体现为：

方法重载
方法覆盖
运行时多态

根据定义，前两者的体现也是显而易见了，方法重载的方法名都是一个，但是根据参数不同调用时候实现也不同；方法覆盖也同理，方法名和父类方法相同，但是调用时调用的子类的新的实现。

而这里主要说明的是 “运行时多态”，它的体现主要在于，定义的某个引用变量，在调用其方法时具体调用哪个类（在编译时）是不确定的，在运行时才确定。

2、向上转型

//父类
public class Animal { 
    
    public void eat() {
        System.out.println("animal eat");
    }

}

//子类
public class Cat extends Animal{

    public void eat() {
        System.out.println("cat eat");
    }
 
    
    public void run() {
        System.out.println("cat run");
    }

}

 
x
 
//父类
public class Animal { 
    
    public void eat() {
        System.out.println("animal eat");
    }
}
//子类
public class Cat extends Animal{
    public void eat() {
        System.out.println("cat eat");
    }
 
    
    public void run() {
        System.out.println("cat run");
    }
}

我们说，在继承关系中是“is a”的关系，像Cat继承了Animal，那么new Cat()既可以说它是猫，也可以说它是动物，所以如下两种声明都是不会编译出错的：

Cat cat1 = new Cat();
Animal cat2 = new Cat();

 
Cat cat1 = new Cat();
Animal cat2 = new Cat();

这种子类定义为父类的引用，我们称之为自动类型提升，也叫向上转型。向上转型的好处在于，可以提高程序的扩展性。

假如我现在有方法 method(Animal animal) { animal.eat(); } 这意味着不论是Cat、Dog都可以作为参数，这可比对应着写两个方法 method(Cat cat){ cat.eat(); } 和 method(Dog dog){ dog.eat(); } 好多了，更何况，假如还有Bird、Pig等等呢？别被累坏了。

2.1 cat2.eat()

但是这种方式在调用方法时，就涉及到了新的问题，Animal cat2 = new Cat(); 那么 cat2.eat() 到底执行的是父类Animal的eat方法，还是子类中的eat方法呢？

Java支持运行时多态，即究竟执行Animal的eat还是Cat的eat，是在运行时才确定的。程序运行时，Java从实例所属的类开始寻找匹配的方法执行，如果当前类没有匹配的方法，就沿着继承关系逐层向上寻找执行。

所以这里执行的是Cat的eat，除非子类没有覆盖，才会调用Animal的eat。

需要注意的是，这种运行多态对静态方法是不适用的，假如Animal和Cat的eat都是静态方法，那么cat2调用eat实际上也是调用的Animal的eat。对于属性也是一样，属性是不存在所谓覆盖的，所以在利用引用访问对象的属性或静态方法时，是引用类型决定了实际上访问的是哪个属性，而非实际代表的类。

2.2 cat2.run()

那么这样一来，假如我想执行Cat类的run方法，我可以这样执行吗？ cat2.run();

很遗憾，不行。因为在编译时，编译器是把变量当成你声明的类去认知的，也就是说它会到Animal类中寻找是否有run方法，实际上Animal中并没有定义，所以这里编译会出错，程序无法执行。

3、向下转型

在cat2.run()我们提到，编译时，其类型被视为父类，所以为了保证编译通过也只能调用父类的属性和方法，然而如此一来子类中扩展了的新的内容就无法使用，很多时候这种情况是无法满足我们的需要的。

所以我们可以对实例进行强制转换，即向下转型。这样就可以使用子类中特有的方法。

Animal cat2 = new Cat();
Cat cat3 = (Cat)cat2;
cat2.run();

 
Animal cat2 = new Cat();
Cat cat3 = (Cat)cat2;
cat2.run();

4、instanceof

instanceof 运算符是用来在运行时判断对象是否是指定类的一个实例。返回值为boolean值，如果对象不是指定类的一个实例，或者对象是null，则返回false。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal cat2 = new Cat();
        if (cat2 instanceof Cat) {
            ((Cat) cat2).run();
        }
    }
}

 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal cat2 = new Cat();
        if (cat2 instanceof Cat) {
            ((Cat) cat2).run();
        }
    }
}