8. 多态——编译时类型&运行时类型

一、引用变量的两种类型

1. 编译时类型：由声明该变量时使用的类型决定

2. 运行时类型：由实际赋给该变量的对象决定

如果编译时类型和运行时类型不一致，就可能出现多态。

class BaseClass
{
	public int val = 6;
	public void base()
	{
		System.out.println("父类的普通方法");
	}
	public void test()
	{
		System.out.println("父类的被覆盖的方法");
	}
}

public class SubClass extends BaseClass
{
	public String val = "测试多态";
	public void test()
	{
		System.out.println("子类的覆盖父类的方法");
	}
	public void sub()
	{
		System.out.println("子类的普通方法");
	}

	public static void main(String[] args)
	{
		// 编译时类型为BaseClass，运行时类型为SubClass
		BaseClass bc = new SubClass();

		// 访问的是父类对象的实例变量，即输出6
		System.out.println(bc.val);
		// 调用从父类继承到的base()
		bc.base();
		// 调用当前类的test()
		bc.test();
		// 因为bc的编译时类型是BaseClass，而该类没有提供sub()，所以下面代码编译时会出错
		// bc.sub();
	}
}

注：上面程序中定义的引用变量bc，其编译时类型为BaseClass，而运行时类型为SubClass。当调用引用变量bc的test()方法时，实际执行的是SubClass类中覆盖后的test()方法，这就可能出现多态了。此外，虽然引用变量bc实际所引用的对象确实包含sub()方法（例如，可以通过反射来执行该方法），但由于引用变量在编译阶段只能调用其编译时类型所具有的方法，因此编译时无法调用sub()方法。即引用变量只能调用它编译时类型的方法，而不能调用它运行时类型的方法，即使它实际所引用的对象确实包含该方法。

3. 引用变量在编译阶段只能调用其编译时类型所具有的方法，但运行时则执行它运行时类型所具有的方法

二、多态的原理

1. Java允许把一个子类对象直接赋给一个父类引用对象，这也被称为向上转型

2. 当调用这种引用对象的方法时，其方法行为总是表现出子类方法的行为特征，而不是父类方法的行为特征

3. 这就导致：相同类型的变量调用同一个方法时呈现出多种不同的行为特征，这就是多态

三、引用变量的强制类型转换

1. 如果需要让某个引用变量调用它运行时类型的方法，则必须把它强制转换成运行时类型，即将一个引用类型变量强制转换成其子类类型

• 引用类型之间的转换只能在具有继承关系的两个类型之间进行，否则编译时就会出现错误
• 如果试图把一个父类实例转换成子类类型，则这个对象必须实际上是子类实例才行（即其运行时类型是子类类型）

public class ConversionTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		double d = 3.14;
		long l = (long)d;

		// objStr变量的编译时类型为Object，运行时类型为String
		Object objStr = "Hello";
		// 由于Object与String存在继承关系，可以强制类型转换
		String str = (String)objStr;
		
		// objInt变量的编译时类型为Object，运行时类型为Integer
		Object objInt = Integer.valueOf(5);
		// 由于Object与Integer存在继承关系，可以强制类型转换
		Integer intNum = (Integer)objInt;
		// 虽然Object与String存在继承关系，可以强制类型转换
		// 但是objInt的运行时类型不是String，故下面代码运行时引发ClassCastException异常
		// String str = (String)objInt;
	}
}

2. 由于进行强制类型转换时可能出现异常，因此进行类型转换之前应先通过instanceof运算符来判断是否可以成功转换，使程序更健壮

• 通常先用instanceof判断一个对象是否可以强制类型转换，然后再使用(type)运算符进行强制类型转换，从而保证程序不会出现错误

		if(objInt instanceof String)
		{
			String str = (String)objInt;
		}

四、instanceof运算符

1. instanceof是Java提供的运算符，与+、-等算术运算符的用法大致相似

2. 用法：实例 instanceof 类名(或接口名)

• 实例的编译时类型要么与后面的类相同，要么与后面的类具有父子继承关系，否则会引起编译错误

3. 作用：判断其左侧的实例是否是右侧的类(或者其子类、实现类)的实例

• 在进行instanceof运算时，左侧的实例以其运行时类型为判断依据

public class InstanceofTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Object objStr = "Hello";

		// objStr的编译时类型是Object，故可进行instanceof运算
		if(objStr instanceof Object)	// 返回true
		{
			System.out.println("字符串是Object类的实例");
		}

		// objStr的编译时类型是Object，Object类与String类存在继承关系
		// 所以可以进行instanceof运算
		if(objStr instanceof String)	// 返回true
		{
			System.out.println("字符串是String类的实例");
		}

		// objStr的编译时类型是Object，Object类与Math类存在继承关系
		// 所以可以进行instanceof运算
		if(objStr instanceof Math)		// 返回false
		{
		}
		else
		{
			System.out.println("字符串不是Math类的实例");
		}

		String str = "Hello";
		// String类与Math类没有继承关系，所以下面的代码无法编译通过
		// if(str instanceof Math) { ... }
	}
}