Java 面向对象（七）多态

一、多态概述（Polymorphism）

　　1、引入

　　　　多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

　　　　通过不同的事物，体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。如跑的动作，每个动物的跑的动作就是不一样的。

　　2、定义

　　　　多态：是指同一行为，具有多个不同表现形式。

　　3、前提【重点】

　　　　　　a、继承或者实现【二选一】

　　　　  b、方法的重写【意义体现：不重写，无意义】

　　　　  c、父类引用指向子类对象【格式体现】

二、多态

　　1、多态

　　　　展示出来的多种形态

　　2、变量的引用形式

　　　　（1）本态引用：左边的变量与右边的对象是同一种类型

　　　　（2）多态引用：左边的变量是父类类型，右边的对象是子类的对象

　　3、多态的表现出来的特征

　　　　特征：编译类型与运行时类型不一致

　　　　编译的时候，按照父类的类型进行编译的

　　　　执行的方法，按照子类类型运行，是“执行子类重写的方法”。

　　　　编译看左边，运行看右边。

　　　　注意：多态强调的是方法的动态绑定，即多态与属性无关，只说方法。

二、多态体现

　　　　多态体现的格式：

父类类型  变量名 = new 子类对象（）；
接口名称  变量名 = new 实现类名称（）;
变量名.方法名();

　　　　　父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现父接口类型。

　　　　Demo：

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

　　　   当使用多态方法调用方法时，首先检查父类是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，执行的是子类重写后方法。

　　　　Demo：

// 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");
    }
}

// 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();
    }
}

三、多态好处

　　　实际开发中，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。

　　　Demo：

// 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
        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。

　　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。

四、引用类型转换

　　　多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

　　1、向上转型（UpCasting）

　　　　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();

　　2、向下转型（DownCasting）

　　　　　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，向下转型的目的是为了调用子类特有的方法等。

　　　　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;

　　3、转型原因

　　　　当使用多态方式方法时，首先要检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。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“小麻烦”。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

　　　　Demo：

// 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");
    }
}

// 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
    }
}

　　4、转型的异常

　　　　转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，观察下面的代码：

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，当然不能转换为 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。

　　　向下转型是有风险的，为了 避免 ClassCastException 的发生，java 提供了 instanceof  关键字，给引用变量类型的校验。

　　　格式如下：

变量名/对象 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
        }
    }
}

五、访问多态的成员【重要】

　　1、访问成员变量

　　　　a、直接通过对象名称访问成员变量：看等号左边是谁，优先用谁，没有则向上找。

　　　 b、间接通过成员方法访问成员变量：看该方法属于谁，优先用谁，没有则向上找。

　　2、访问成员方法

　　　　规则：看 new 的是谁，就优先用谁，没有则向上找。

　　总结：

　　　　成员变量：编译看左边，运行还看左边

　　　　成员方法：编译看左边，运行看右边