第2章 多態(tài)
2.1 多態(tài)概述
多態(tài)是繼封裝、繼承之后，面向?qū)ο蟮牡谌筇匦浴?br>
現(xiàn)實(shí)事物經(jīng)常會(huì)體現(xiàn)出多種形態(tài)，如學(xué)生，學(xué)生是人的一種，則一個(gè)具體的同學(xué)張三既是學(xué)生也是人，即出現(xiàn)兩種形態(tài)。
Java作為面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，同樣可以描述一個(gè)事物的多種形態(tài)。如Student類(lèi)繼承了Person類(lèi)，一個(gè)Student的對(duì)象便既是Student，又是Person。
Java中多態(tài)的代碼體現(xiàn)在一個(gè)子類(lèi)對(duì)象(實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象)既可以給這個(gè)子類(lèi)(實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象)引用變量賦值，又可以給這個(gè)子類(lèi)(實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象)的父類(lèi)(接口)變量賦值。
如Student類(lèi)可以為Person類(lèi)的子類(lèi)。那么一個(gè)Student對(duì)象既可以賦值給一個(gè)Student類(lèi)型的引用，也可以賦值給一個(gè)Person類(lèi)型的引用。
最終多態(tài)體現(xiàn)為父類(lèi)引用變量可以指向子類(lèi)對(duì)象。
多態(tài)的前提是必須有子父類(lèi)關(guān)系或者類(lèi)實(shí)現(xiàn)接口關(guān)系，否則無(wú)法完成多態(tài)。
在使用多態(tài)后的父類(lèi)引用變量調(diào)用方法時(shí)，會(huì)調(diào)用子類(lèi)重寫(xiě)后的方法。
2.2 多態(tài)的定義與使用格式
多態(tài)的定義格式：就是父類(lèi)的引用變量指向子類(lèi)對(duì)象
父類(lèi)類(lèi)型 變量名 = new 子類(lèi)類(lèi)型();
變量名.方法名();
? 普通類(lèi)多態(tài)定義的格式
父類(lèi) 變量名 = new 子類(lèi)();
如： class Fu {}
class Zi extends Fu {}
//類(lèi)的多態(tài)使用
Fu f = new Zi();
? 抽象類(lèi)多態(tài)定義的格式
抽象類(lèi) 變量名 = new 抽象類(lèi)子類(lèi)();
如： abstract class Fu {
public abstract void method();
}
class Zi extends Fu {
public void method(){
System.out.println(“重寫(xiě)父類(lèi)抽象方法”);
}
}
//類(lèi)的多態(tài)使用
Fu fu= new Zi();
? 接口多態(tài)定義的格式
接口 變量名 = new 接口實(shí)現(xiàn)類(lèi)();
如： interface Fu {
public abstract void method();
}
class Zi implements Fu {
public void method(){
System.out.println(“重寫(xiě)接口抽象方法”);
}
}
//接口的多態(tài)使用
Fu fu = new Zi();
? 注意事項(xiàng)
同一個(gè)父類(lèi)的方法會(huì)被不同的子類(lèi)重寫(xiě)。在調(diào)用方法時(shí)，調(diào)用的為各個(gè)子類(lèi)重寫(xiě)后的方法。
如 Person p1 = new Student();
Person p2 = new Teacher();
p1.work(); //p1會(huì)調(diào)用Student類(lèi)中重寫(xiě)的work方法
p2.work(); //p2會(huì)調(diào)用Teacher類(lèi)中重寫(xiě)的work方法
當(dāng)變量名指向不同的子類(lèi)對(duì)象時(shí)，由于每個(gè)子類(lèi)重寫(xiě)父類(lèi)方法的內(nèi)容不同，所以會(huì)調(diào)用不同的方法。
2.3 多態(tài)-成員的特點(diǎn)
掌握了多態(tài)的基本使用后，那么多態(tài)出現(xiàn)后類(lèi)的成員有啥變化呢？前面學(xué)習(xí)繼承時(shí)，我們知道子父類(lèi)之間成員變量有了自己的特定變化，那么當(dāng)多態(tài)出現(xiàn)后，成員變量在使用上有沒(méi)有變化呢？
多態(tài)出現(xiàn)后會(huì)導(dǎo)致子父類(lèi)中的成員變量有微弱的變化。看如下代碼
class Fu {
int num = 4;
}
class Zi extends Fu {
int num = 5;
}
class Demo {
public static void main(String[] args) {
Fu f = new Zi();
System.out.println(f.num);
Zi z = new Zi();
System.out.println(z.num);
}
}
? 多態(tài)成員變量
當(dāng)子父類(lèi)中出現(xiàn)同名的成員變量時(shí)，多態(tài)調(diào)用該變量時(shí)：
編譯時(shí)期：參考的是引用型變量所屬的類(lèi)中是否有被調(diào)用的成員變量。沒(méi)有，編譯失敗。
運(yùn)行時(shí)期：也是調(diào)用引用型變量所屬的類(lèi)中的成員變量。
簡(jiǎn)單記：編譯和運(yùn)行都參考等號(hào)的左邊。編譯運(yùn)行看左邊。
多態(tài)出現(xiàn)后會(huì)導(dǎo)致子父類(lèi)中的成員方法有微弱的變化。看如下代碼
class Fu {
int num = 4;
void show() {
System.out.println("Fu show num");
}
}
class Zi extends Fu {
int num = 5;
void show() {
System.out.println("Zi show num");
}
}
class Demo {
public static void main(String[] args) {
Fu f = new Zi();
f.show();
}
}
? 多態(tài)成員方法
編譯時(shí)期：參考引用變量所屬的類(lèi)，如果沒(méi)有類(lèi)中沒(méi)有調(diào)用的方法，編譯失敗。
運(yùn)行時(shí)期：參考引用變量所指的對(duì)象所屬的類(lèi)，并運(yùn)行對(duì)象所屬類(lèi)中的成員方法。
簡(jiǎn)而言之：編譯看左邊，運(yùn)行看右邊。
2.4 instanceof關(guān)鍵字
我們可以通過(guò)instanceof關(guān)鍵字來(lái)判斷某個(gè)對(duì)象是否屬于某種數(shù)據(jù)類(lèi)型。如學(xué)生的對(duì)象屬于學(xué)生類(lèi)，學(xué)生的對(duì)象也屬于人類(lèi)。
使用格式：
boolean b = 對(duì)象 instanceof 數(shù)據(jù)類(lèi)型;
如
Person p1 = new Student(); // 前提條件，學(xué)生類(lèi)已經(jīng)繼承了人類(lèi)
boolean flag = p1 instanceof Student; //flag結(jié)果為true
boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag結(jié)果為false
2.5 多態(tài)-轉(zhuǎn)型
多態(tài)的轉(zhuǎn)型分為向上轉(zhuǎn)型與向下轉(zhuǎn)型兩種：
? 向上轉(zhuǎn)型：當(dāng)有子類(lèi)對(duì)象賦值給一個(gè)父類(lèi)引用時(shí)，便是向上轉(zhuǎn)型，多態(tài)本身就是向上轉(zhuǎn)型的過(guò)程。
使用格式：
父類(lèi)類(lèi)型 變量名 = new 子類(lèi)類(lèi)型();
如：Person p = new Student();
? 向下轉(zhuǎn)型：一個(gè)已經(jīng)向上轉(zhuǎn)型的子類(lèi)對(duì)象可以使用強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的格式，將父類(lèi)引用轉(zhuǎn)為子類(lèi)引用，這個(gè)過(guò)程是向下轉(zhuǎn)型。如果是直接創(chuàng)建父類(lèi)對(duì)象，是無(wú)法向下轉(zhuǎn)型的！
使用格式：
子類(lèi)類(lèi)型 變量名 = (子類(lèi)類(lèi)型) 父類(lèi)類(lèi)型的變量;
如:Student stu = (Student) p; //變量p 實(shí)際上指向Student對(duì)象
2.6 多態(tài)的好處與弊端
當(dāng)父類(lèi)的引用指向子類(lèi)對(duì)象時(shí)，就發(fā)生了向上轉(zhuǎn)型，即把子類(lèi)類(lèi)型對(duì)象轉(zhuǎn)成了父類(lèi)類(lèi)型。向上轉(zhuǎn)型的好處是隱藏了子類(lèi)類(lèi)型，提高了代碼的擴(kuò)展性。
但向上轉(zhuǎn)型也有弊端，只能使用父類(lèi)共性的內(nèi)容，而無(wú)法使用子類(lèi)特有功能，功能有限制。看如下代碼
//描述動(dòng)物類(lèi)，并抽取共性eat方法
abstract class Animal {
abstract void eat();
}
// 描述狗類(lèi)，繼承動(dòng)物類(lèi)，重寫(xiě)eat方法，增加lookHome方法
class Dog extends Animal {
void eat() {
System.out.println("啃骨頭");
}
void lookHome() {
System.out.println("看家");
}
}
// 描述貓類(lèi)，繼承動(dòng)物類(lèi)，重寫(xiě)eat方法，增加catchMouse方法
class Cat extends Animal {
void eat() {
System.out.println("吃魚(yú)");
}
void catchMouse() {
System.out.println("抓老鼠");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Dog(); //多態(tài)形式，創(chuàng)建一個(gè)狗對(duì)象
a.eat(); // 調(diào)用對(duì)象中的方法，會(huì)執(zhí)行狗類(lèi)中的eat方法
// a.lookHome();//使用Dog類(lèi)特有的方法，需要向下轉(zhuǎn)型，不能直接使用
// 為了使用狗類(lèi)的lookHome方法，需要向下轉(zhuǎn)型
// 向下轉(zhuǎn)型過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生類(lèi)型轉(zhuǎn)換的錯(cuò)誤，即ClassCastException異常
// 那么，在轉(zhuǎn)之前需要做健壯性判斷
if( !a instanceof Dog){ // 判斷當(dāng)前對(duì)象是否是Dog類(lèi)型
System.out.println("類(lèi)型不匹配，不能轉(zhuǎn)換");
return;
}
Dog d = (Dog) a; //向下轉(zhuǎn)型
d.lookHome();//調(diào)用狗類(lèi)的lookHome方法
}
}
我們來(lái)總結(jié)一下：
? 什么時(shí)候使用向上轉(zhuǎn)型：
當(dāng)不需要面對(duì)子類(lèi)類(lèi)型時(shí)，通過(guò)提高擴(kuò)展性，或者使用父類(lèi)的功能就能完成相應(yīng)的操作，這時(shí)就可以使用向上轉(zhuǎn)型。
如：Animal a = new Dog();
a.eat();
? 什么時(shí)候使用向下轉(zhuǎn)型
當(dāng)要使用子類(lèi)特有功能時(shí)，就需要使用向下轉(zhuǎn)型。
如：Dog d = (Dog) a; //向下轉(zhuǎn)型
d.lookHome();//調(diào)用狗類(lèi)的lookHome方法
? 向下轉(zhuǎn)型的好處：可以使用子類(lèi)特有功能。
? 弊端是：需要面對(duì)具體的子類(lèi)對(duì)象；在向下轉(zhuǎn)型時(shí)容易發(fā)生ClassCastException類(lèi)型轉(zhuǎn)換異常。在轉(zhuǎn)換之前必須做類(lèi)型判斷。
如：if( !a instanceof Dog){…}
2.7 多態(tài)-舉例
我們明確多態(tài)使用，以及多態(tài)的細(xì)節(jié)問(wèn)題后，接下來(lái)練習(xí)下多態(tài)的應(yīng)用。
? 畢老師和畢姥爺?shù)墓适?br>
/*
描述畢老師和畢姥爺，
畢老師擁有講課和看電影功能
畢姥爺擁有講課和釣魚(yú)功能
*/
class 畢姥爺 {
void 講課() {
System.out.println("政治");
}
void 釣魚(yú)() {
System.out.println("釣魚(yú)");
}
}
// 畢老師繼承了畢姥爺，就有擁有了畢姥爺?shù)闹v課和釣魚(yú)的功能，
// 但畢老師和畢姥爺?shù)闹v課內(nèi)容不一樣，因此畢老師要覆蓋畢姥爺?shù)闹v課功能
class 畢老師 extends 畢姥爺 {
void 講課() {
System.out.println("Java");
}
void 看電影() {
System.out.println("看電影");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 多態(tài)形式
畢姥爺 a = new 畢老師(); // 向上轉(zhuǎn)型
a.講課(); // 這里表象是畢姥爺，其實(shí)真正講課的仍然是畢老師，因此調(diào)用的也是畢老師的講課功能
a.釣魚(yú)(); // 這里表象是畢姥爺，但對(duì)象其實(shí)是畢老師，而畢老師繼承了畢姥爺，即畢老師也具有釣魚(yú)功能
// 當(dāng)要調(diào)用畢老師特有的看電影功能時(shí)，就必須進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換
畢老師 b = (畢老師) a; // 向下轉(zhuǎn)型
b.看電影();
}
}
學(xué)習(xí)到這里，面向?qū)ο蟮娜筇卣鲗W(xué)習(xí)完了。
總結(jié)下封裝、繼承、多態(tài)的作用：
? 封裝：把對(duì)象的屬性與方法的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏，僅對(duì)外提供一些公共的訪(fǎng)問(wèn)方式
? 繼承：子類(lèi)會(huì)自動(dòng)擁有父類(lèi)所有可繼承的屬性和方法。
? 多態(tài)：配合繼承與方法重寫(xiě)提高了代碼的復(fù)用性與擴(kuò)展性；如果沒(méi)有方法重寫(xiě)，則多態(tài)同樣沒(méi)有意義。
