41.Java特征之一多态

多态

1.1    多态的概述

   1：什么是多态

      一个对象的多种状态

      （老师）（员工）（儿子）

      教师 a =老钟;

      员工 b= 老钟;

   2：多态体现

      1：Father类

          1：非静态成员变量x

          2：静态成员变量y

          3：非静态方法eat,方法体输出父类信息

          4：静态方法speak();方法体输出父类信息

      2：Son类

          1：非静态成员变量x

          2：静态成员变量y

          3：非静态方法eat，方法体输出子类信息

          4：静态方法speak();方法体输出子类信息

class Father {
    int x = 1;
    static int y = 2;

    void eat() {
        System.out.println("开吃");
    }

    static void speak() {
        System.out.println("小头爸爸");
    }
}

class Son extends Father {
    int x = 3;
    static int y = 4;

    void eat() {
        System.out.println("大头儿子很能吃");
    }

    static void speak() {
        System.out.println("大头儿子。");
    }
}

class Demo10 {

    public static void main(String[] args) {

        Father f = new Son(); // 父类引用指向了子类对象。
        System.out.println(f.x); // 1
        System.out.println(f.y); // 2

        f.eat(); // 输出的是子类的。
        
        f.speak(); // 输出的是父类
        
    }
}

3：Son类继承父类

          1：创建Father f=new Son();

             1：这就是父类引用指向了子类对象。

             2：问f.x=?（非静态）

             3：问f.y=?（静态）

             4：问f.eat()输出的是子类还是父类信息？（非静态）

             5：问f.speak()输出的是子类还是父类信息？（静态）

      4：总结

1：当父类和子类具有相同的非静态成员变量，那么在多态下访问的是父类的成员变量

2：当父类和子类具有相同的静态成员变量，那么在多态下访问的是父类的静态成员变量

          所以：父类和子类有相同的成员变量，多态下访问的是父类的成员变量。

3：当父类和子类具有相同的非静态方法（就是子类重写父类方法），多态下访问的是子类的成员方法。

4：当父类和子类具有相同的静态方法（就是子类重写父类静态方法），多态下访问的是父类的静态方法。

   2：多态体现

      1：父类引用变量指向了子类的对象

      2：父类引用也可以接受自己的子类对象

3：多态前提

   1：类与类之间有关系，继承或者实现

4：多态弊端

   1：提高扩展性，但是只能使用父类引用指向父类成员。

5：多态特点

   非静态

1：编译时期，参考引用型变量所属的类是否有调用的方法，如果有编译通过。没有编译失败

   2：运行时期，参考对象所属类中是否有调用的方法。

   3：总之成员函数在多态调用时，编译看左边，运行看右边。

   在多态中，成员变量的特点，无论编译和运行参考左边（引用型变量所属的类）。

   在多态中，静态成员函数特点，无论编译和运行都参考左边

6：多态练习

   1：多态可以作为形参，接受范围更广的对象，避免函数重载过度使用。

      1：定义功能，根据输出任何图形的面积和周长。

          1：定义抽象类abstract MyShape

             1：定义抽象方法public abstract double getArea();

             2：定义抽象方法public abstract double getLen();

      2：定义Rect类继承MyShape

          1：定义长和宽成员变量，double width height;

          2：无参构造，有参构造。

          3：实现父类方法。

      3：定义Cricle类继承MyShape

          1：定义半径成员变量，和PI常量

          2：无参构造，有参构造

          3：实现父类方法。

      4：定义静态方法计算任意图形的面积和周长

          1：未知内容参与运算，不能确定用户传入何种图形，使用多态。

             1：形参定义为 MyShape my

          2：调用计算面积方法，和计算周长方法。并打印

             2：使用多态特性，子类重写了父类非静态方法，会执行子类的方法。

/*
多态练习
    1：多态可以作为形参，接受范围更广的对象，避免函数重载过度使用。
        1：定义功能，根据输出任何图形的面积和周长。
        子类重写了父类的抽象方法，多态下，会执行子类的非静态方法。
    2：多态可以作为返回值类型。
        获取任意一辆车对象
    3：抽象类和接口都可以作为多态中的父类引用类型。
*/
abstract class MyShape{
    public abstract double getArea();
    public abstract double getLen();
}
class  Rect extends MyShape{
    double width ;
    double height;
    Rect(){
    
    }
    Rect(double width ,double height){
        this.width=width;
        this.height=height;
    }
    public double getArea(){
        return width*height;
    }
    public  double getLen(){
        return 2*(width+height);
    }
    
}
class Circle extends MyShape{
     double r;
     public static final double PI=3.14;
     
     Circle(){
     
     }
     
    Circle(double r){
         this.r=r;
     }
    public double getLen(){
         return 2*PI*r;
     }
    
    public double getArea(){
         return PI*r*r;
     }
}

class Demo11{

    public static void main(String[] args){

        System.out.println();
        
        print(new Rect(3,4)); //MyShape m =new Rect(3,4);
        
        print(new Circle(3));
        
         }
         
         //根据用户传入的图形对象，计算出该图形的面积和周长
         //1：多态可以作为形参，接受范围更广的对象，避免函数重载过度使用。 
         public static void print(MyShape m){  
             System.out.println(m.getLen());
             System.out.println(m.getArea());
         }       
}

2：多态可以作为返回值类型。

      获取任意一辆车对象

          1：定义汽车类，有名字和颜色，提供有参和无参构造，有运行的行为。

2：定义Bmw类，继承Car类，提供无参构造和有参构造（super父类构造），重写父类运行行为。

3：定义Benz类，继承Car类，提供无参构造和有参构造（super父类构造），重写父类运行行为。

4：定义Bsj类，继承Car类，提供无参构造和有参构造（super父类构造），重写父类运行行为。

          5：定义静态方法，汽车工厂，随机生产汽车。使用多态定义方法返回值类型。

             1：使用(int)Math.round(Math.random()*2); 生成0-2之间随机数。

             2：使用if else 判断，指定，0,1,2 new 不同汽车 并返回。

          6：调用该方法，发现多态的好处。

*
 2：多态可以作为返回值类型。
 获取任意一辆车对象
 1：定义汽车类，有名字和颜色，提供有参和无参构造，有运行的行为。
 2：定义Bmw类，继承Car类，提供无参构造和有参构造（super父类构造），重写父类运行行为。
 3：定义Benz类，继承Car类，提供无参构造和有参构造（super父类构造），重写父类运行行为。
 4：定义Bsj类，继承Car类，提供无参构造和有参构造（super父类构造），重写父类运行行为。
 5：定义静态方法，汽车工厂，随机生产汽车。使用多态定义方法返回值类型。
 1：使用(int)Math.round(Math.random()*2); 生成0-2之间随机数。
 Math 类
 2：使用if else 判断，指定，0,1,2 new 不同汽车 并返回。
 6：调用该方法，发现多态的好处。
 */
class Car {
    String name;
    String color;

    Car() {

    }

    Car(String name, String color) {
        this.name = name;
        this.color = color;
    }

    void run() {
        System.out.println("跑跑。。。。");
    }
}

class Bmw extends Car {
    Bmw() {

    }

    Bmw(String name, String color) {
        super(name, color);
    }

    void run() {
        System.out.println("宝马很拉风。。。。");
    }
}

class Benz extends Car {
    Benz() {

    }

    Benz(String name, String color) {
        super(name, color);
    }

    void run() {
        System.out.println("奔驰商务首选。。。。");
    }
}

class Bsj extends Car {

    Bsj() {

    }

    Bsj(String name, String color) {
        super(name, color);
    }

    void run() {
        System.out.println("泡妞首选。。。。");
    }
}

class Demo12 {

    public static void main(String[] args) {

        int x = 0;
        while (x < 100) {
            Car c = CarFactory();
            c.run();
            x++;
        }

    }

    // 定义静态方法，汽车工厂，随机生产汽车。使用多态定义方法返回值类型。
    // 使用随机数，0.1.2 if 0 bsj 1 bmw 2 bc
    public static Car CarFactory() {
        int x = (int) Math.round(Math.random() * 2);

        if (0 == x) {
            return new Bmw("宝马x6", "红色");
        } else if (1 == x) {
            return new Benz("奔驰", "黑色");
        } else if (2 == x) {
            return new Bsj("保时捷", "棕色");
        } else {
            return new Benz("Smart", "红色");
        }

    }
}

　　　　3：抽象类和接口都可以作为多态中的父类引用类型。

          1：sun Arrays

6：多态之类型转型

   1：案例定义Father类

      1：定义method1和method2方法

   2：定义Son类继承Father类

      1：定义method1（重写父类method1）和method2方法

   3：创建Father f=new Son();

      1： f.method1() 调用的子类或者父类？

      2： f.method2() 编译和运行是否通过？

      3： f.method3() 编译和运行是否通过？（编译报错）

   4：如何在多态下，使用父类引用调用子类特有方法。

      1：基本类型转换：

          1：自动：小->大

          2：强制：大->小

      2：类类型转换

          前提：继承，必须有关系

          1：自动：子类转父类

          2：强转：父类转子类

          3：类型转换

             1：Son s=(Son)f

             2：s.method3();

/*
 如何在多态下，使用父类引用调用子类特有方法。
 1：基本类型转换：
 1：自动：小->大    int x=1 double d=x;
 2：强制：大->小    int y=(int)d;
 2：类类型转换
 前提：继承，必须有关系
 1：自动：子类转父类  Father f=new Son(); 
 2：强转：父类转子类  Son s=(Son)f;    
 1：类型转换
 1：Son s=(Son)f
 2：s.method3(); 
 */
class Father {

    void method1() {
        System.out.println("这是父类1");
    }

    void method2() {
        System.out.println("这是父类2");
    }
}

class Son extends Father {
    void method1() {
        System.out.println("这是子类1");
    }

    void method3() {
        System.out.println("这是子类3");
    }
}

class Demo14 {

    public static void main(String[] args) {
        Father f = new Son();
        f.method1(); // 这是子类1
        f.method2(); // 这是父类2

        // f.method3(); //编译报错。
        // 多态弊端，只能使用父类引用指向父类成员。

        // 类类型转换
        Son s = (Son) f;
        s.method3();

        System.out.println();
    }
}

5：案例：

   1：定义Animal类颜色成员变量，无参构造，有参构造，run方法

2：定义Dog类，继承Animal,定义无参构造，有参构造（使用super调用父类有参构造），Dog的特有方法ProtectHome

3：定义Fish类，继承Animal，定义无参构造，有参构造（使用super调用父类有参构造），Fish特有方法swim

4：定义Bird类，继承Animal，定义无参构造，有参构造（使用super调用父类有参构造），Bird特有方法fly

   5：使用多态，Animal a=new Dog();

   6：调用Dog的特有方法，ProtectHome

      1：类类型转换，Dog d=(Dog)a;

      2：d.protectHome

   7：非多态

      1：Animal a=new Animal();

      2：类类型转换

          Dog d=(Dog)a; 

          d.protectHome();

      3：编译通过，运行出现异常

          1：ClassCastException

   8：多态例外

          1：Animal  a=new Dog();

          2：类类型转换

             1：Fish f=(Fish)a;

             2：f.fish();

             3：编译通过，运行异常

                1：ClassCastException

             4：虽然是多态，但是鸟不能转为狗，狗不能转为鱼，他们之间没有关系。

class Animal {
    String color;

    Animal() {

    }

    Animal(String color) {
        this.color = color;
    }

    void run() {
        System.out.println("跑跑");
    }
}

class Dog extends Animal {
    Dog() {

    }

    Dog(String color) {
        super(color);
    }

    void run() {
        System.out.println("狗儿跑跑");
    }

    void protectHome() {
        System.out.println("旺旺，看家");
    }
}

class Fish extends Animal {
    Fish() {

    }

    Fish(String color) {
        super(color);
    }

    void run() {
        System.out.println("鱼儿水中游");
    }

    void swim() {
        System.out.println("鱼儿游泳");
    }

}

class Demo15 {

    public static void main(String[] args) {

        Animal ani = new Dog();
        // ani.protectHome();
        // 正常转换
        Dog d = (Dog) ani;
        d.protectHome();

        // 多态例外
        Animal an = new Animal();
        // ClassCastException
        // Dog d=(Dog)an

        // 多态例外
        Animal dog = new Dog();
        // ClassCastException
        // Fish f = (Fish) dog;

    }
}

6：案例2

1：定义一功能，接收用户传入动物，根据用于传入的具体动物，执行该动物特有的方法

   2：使用多态，方法形参，不能确定用户传入的是那种动物

   3：使用instanceof 关键字，判断具体是何种动物，

   4：类转换，执行该动物的特有方法。

/*
 案例2
 1：定义一功能，接收用户传入动物，根据用于传入的具体动物，执行该动物特有的方法
 2：使用多态，方法形参，不能确定用户传入的是那种动物
 3：使用instanceof 关键字，判断具体是何种动物，
 4：类转换，执行该动物的特有方法。
 */
class Animal {
    String color;

    Animal() {

    }

    Animal(String color) {
        this.color = color;
    }

    void run() {
        System.out.println("跑跑");
    }
}

class Dog extends Animal {
    Dog() {

    }

    Dog(String color) {
        super(color);
    }

    void run() {
        System.out.println("狗儿跑跑");
    }

    void protectHome() {
        System.out.println("旺旺，看家");
    }
}

class Fish extends Animal {
    Fish() {

    }

    Fish(String color) {
        super(color);
    }

    void run() {
        System.out.println("鱼儿水中游");
    }

    void swim() {
        System.out.println("鱼儿游泳");
    }

}

class Bird extends Animal {
    Bird() {

    }

    Bird(String color) {
        super(color);
    }

    void run() {
        System.out.println("鸟儿空中飞");
    }

    void fly() {
        System.out.println("我是一只小小鸟。。。。");
    }
}

class Demo16 {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println();
        doSomething(new Dog());
        doSomething(new Bird());
        doSomething(new Fish());
    }

    // 定义一功能，接收用户传入动物，根据用于传入的具体动物，执行该动物特有的方法
    public static void doSomething(Animal a) {
        if (a instanceof Dog) {
            Dog d = (Dog) a;
            d.protectHome();
        } else if (a instanceof Fish) {
            Fish f = (Fish) a;
            f.swim();
        } else if (a instanceof Bird) {
            Bird b = (Bird) a;
            b.fly();
        } else {
            System.out.println("over");
        }
    }
}