一脚踩进java之基础篇15——面向对象 (多态)

一、多态的概述

1.1 多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

1.2 Java作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如Student类继承了Person类，一个Student的对象便既是Student，又是Person。

1.3 如Student类可以为Person类的子类。那么一个Student对象既可以赋值给一个Student类型的引用，也可以赋值给一个Person类型的引用。

1.4 总结：

　　1）最终多态体现为父类引用变量可以指向子类对象。

　　2）多态的前提是必须有子父类关系或者类实现接口关系，否则无法完成多态。

　　3）在使用多态后的父类引用变量调用方法时，会调用子类重写后的方法。

二、多态的定义与使用格式

2.1 多态的定义格式：就是父类的引用变量指向子类对象

父类类型  变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();

接口 变量名 = new 接口实现类();
变量名.方法();

三、多态成员的特点

3.1 多态成员变量

　　当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：

　　编译时期：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。

　　运行时期：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。

　　简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。

3.2 多态成员方法

　　编译时期：参考引用变量所属的类，如果没有类中没有调用的方法，编译失败。

　　运行时期：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。

　　简而言之：编译看左边，运行看右边。

四、instanceof关键字

我们可以通过instanceof关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类，学生的对象也属于人类。

使用格式：

boolean  b  = 对象  instanceof  数据类型;

        如

Person p1 = new Student(); // 前提条件，学生类已经继承了人类

boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true

boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag结果为false

五、多态转型

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

5.1  向上转型：当有子类对象赋值给一个父类引用时，便是向上转型，多态本身就是向上转型的过程。

使用格式：

父类类型  变量名 = new 子类类型();

如：Person p = new Student();

5.2  向下转型：一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式，将父类引用转为子类引用，这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象，是无法向下转型的！

使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;

如:Student stu = (Student) p;  //变量p 实际上指向Student对象

六、多态的好处与弊端

当父类的引用指向子类对象时，就发生了向上转型，即把子类类型对象转成了父类类型。向上转型的好处是隐藏了子类类型，提高了代码的扩展性。

但向上转型也有弊端，只能使用父类共性的内容，而无法使用子类特有功能，功能有限制。

//描述动物类，并抽取共性eat方法
abstract class Animal {
    abstract void eat();
}
 
// 描述狗类，继承动物类，重写eat方法，增加lookHome方法
class Dog extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("啃骨头");
    }

    void lookHome() {
        System.out.println("看家");
    }
}

// 描述猫类，继承动物类，重写eat方法，增加catchMouse方法
class Cat extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }

    void catchMouse() {
        System.out.println("抓老鼠");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Dog(); //多态形式，创建一个狗对象
        a.eat(); // 调用对象中的方法，会执行狗类中的eat方法
        // a.lookHome();//使用Dog类特有的方法，需要向下转型，不能直接使用
        
        // 为了使用狗类的lookHome方法，需要向下转型
// 向下转型过程中，可能会发生类型转换的错误，即ClassCastException异常
        // 那么，在转之前需要做健壮性判断 
        if( !a instanceof Dog){ // 判断当前对象是否是Dog类型
                 System.out.println("类型不匹配，不能转换"); 
                 return; 
        } 
        Dog d = (Dog) a; //向下转型
        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法
    }
}

我们来总结一下：

6.1 什么时候使用向上转型：

当不需要面对子类类型时，通过提高扩展性，或者使用父类的功能就能完成相应的操作，这时就可以使用向上转型。

如：Animal a = new Dog();

    a.eat();

6.2 什么时候使用向下转型

当要使用子类特有功能时，就需要使用向下转型。

    如：Dog d = (Dog) a; //向下转型

        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法

6.3 向下转型的好处：可以使用子类特有功能。

6.4 弊端是：需要面对具体的子类对象；在向下转型时容易发生ClassCastException类型转换异常。在转换之前必须做类型判断。

如：if( !a instanceof Dog){…}