Java的多态

什么是多态？

1. 面向对象的三大特性：封装、继承、多态。从一定角度来看，封装和继承几乎都是为多态而准备的。
2. 多态的定义：指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。（发送消息就是函数调用）
3. 实现多态的技术称为：动态绑定（dynamic binding），是指在执行期间判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。
4. 多态的作用：消除类型之间的耦合关系。
5. 现实中，关于多态的例子不胜枚举。比方说按下 F1 键这个动作，如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。 

 

Java中多态的实现方式：

　　接口实现；

　　继承父类进行方法重写；

　　同一个类中进行方法重载。

  

多态的特性：

1.可替换性（substitutability）。

　　多态对已存在代码具有可替换性。例如，多态对圆Circle类工作，对其他任何圆形几何体，如圆环，也同样工作。
2.可扩充性（extensibility）。

　　多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如，在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上，很容易增添球体类的多态性。
3.接口性（interface-ability）。

　　多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。如图8.3 所示。图中超类Shape规定了两个实现多态的接口方法，computeArea()以及computeVolume()。子类，如Circle和Sphere为了实现多态，完善或者覆盖这两个接口方法。
4.灵活性（flexibility）。

　　它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。
5.简化性（simplicity）。

　　多态简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。

继承中的多态存在的三个必要条件：

一、要有继承；
二、继承后要有方法重写；
三、方法重写后，还要有父类引用指向子类对象，从而动态地调用方法。

 

继承中的多态的特点：

　　在多态中通过引用去调用属性，如果属性存在重写，调用的都是父类型的属性，如果父类不存在该属性则会报错；

　　在多态中子类如果存在方法重写的话，则会优先调用子类中的方法，如果不存在重写的话则调用父类的方法，如果父类仍然没有该方法则会报错。

 

　　比如，一个酒神，对酒情有独钟而且很精通。某天你回家发现桌子上有一模一样的几个酒杯而且都装满了酒。从外面看不知道各自装的是什么酒，只有喝了之后才知道分别是：酒a = 剑南春；酒b = 五粮液；酒c = 酒鬼酒；……这个例子中表现的就是多态。剑南春、五粮液、酒鬼酒、……都是酒的子类，我们只通过酒这个父类就可以引用不同的子类，这就是多态——我们只有在运行的时候才会知道引用变量所指向的具体实例对象。

　　诚然，要理解多态我们要首先明白什么是“向上转型”。例如：酒（Wine）是父类，剑南春（JNC）、五粮液（WLY）、酒鬼酒（JGJ）是子类。那么我们定义如下代码：

JNC  a  =  new  JNC()；

　　这个代码我们很容易理解，就是实例化了一个剑南春的对象，如果这样：

Wine  a  =  new  JNC()；

　　这里我们定义了一个Wine类型的引用变量a，它指向JNC对象实例。由于JNC是继承于Wine的，所以a是可以指向JNC对象的。这样做存在一个非常大的好处，在继承中我们知道子类是父类的扩展，它可以提供比父类更强大的功能，如果我定义了一个指向子类的父类引用类型，那么它除了能够引用父类的共性之外，还可以使用子类的强大的功能。

　　但是向上转型存在一些缺憾，那就是它必定导致一些属性和方法的丢失，从而导致我们不能够获取他们。所以父类型的引用可以调用父类中定义的所有属性和方法，对于只存在于子类中的属性和方法，它就望尘莫及了。

public class Wine {

 

           public viod fun1(){

 

             System.out.println("Wine的fun1……");

 

             fun2();

 

           }

 

           public viod fun2(){

 

            System.out.println("Wine的fun2……");

 

           }

 

}

 

 

 

public class JNC extends Wine {

 

      /*

 

       * 子类重载父类的方法

 

       * 父类中不存在该方法，

 

       * 向上转型后，父类是不能引用该方法的。

 

       * /

 

           public viod fun1(String a){

 

             System.out.println("JNC的fun1……");

 

             fun2();

 

           }

 

 

      /*

 

       * 子类重写父类方法

 

       * 指向子类的父类引用调用fun2时

 

       * 必定是调用该方法

 

       */

 

           public viod fun2(){

 

            System.out.println("JNC的fun2……");

 

           }

 

}

/* 此时在子类JNC中存在三种方法：a.继承过来的方法fun1（）（和fun2（））；

* b.自己的（重载的）方法fun1(String a)；

* c.自己重写的方法fun2（）（原有继承过来的方法fun2（）就不存在了）。

*/

     

public class Test{

 

       public static void main(String[] args) {

 

           Wine a = new JNC();

 

           a.fun1();

 

       }

 

}    

 

　　运行输出的结果是：

　　　　　　“Wine的fun1……”

　　　　　　 “JNC的fun2……”

 

分析：从程序的运行结果中我们发现，a.fun1()首先是调用自己继承过来的父类wine的fun1()方法；在调用时由于fun1()方法中又有fun2()方法，但是fun2()又被子类JNC重写了，那么在调用fun1()方法后接着调用子类JNC重写以后的fun2()方法。

 

　　在这个程序中子类JNC重载了父类wine的方法fun1(),重写了fun2(),而且重载后的fun1(String a)与fun1()不是同一个方法，由于父类中没有该方法，向上转型后会丢失该方法，所以执行JNC的wine类型引用变量a是不能调用该方法fun1(String a)的。而子类JNC重写了fun2()，那么指向JNC的wine引用会调用JNC中fun2()方法。

   

 

所以,对于多态我们可以总结如下：

      指向子类的父类引用由于向上转型了，它只能访问父类中拥有的方法和属性，而对于子类中存在而父类中不存在的方法，该引用是不能使用的，即使是重载该方法。若子类重写了父类中的某些方法，在调用该些方法的时候，必定是使用子类中重写的这些方法（动态连接、动态调用）。

      对于面向对象而言，多态分为编译时多态和运行时多态。其中编译时多态是静态的，主要是指方法的重载，它是根据参数列表的不同来区分不同的函数，通过编译之后会变成两个不同的函数，在运行时谈不上多态。而运行时多态是动态的，它是通过动态绑定来实现的，也就是我们所说的多态性。

 例2：

Public class Wine {

　　private String name;

　　public Wine(){};

   public String getName() {

        return name;

　　}

　　public void setName(String name) {

        this.name = name;

　　}

　　public String drink(){

        return "喝的是 " + getName();

   }

   public String toString(){

        return null;

  }

}

public class JNC extends Wine{

　　public JNC(){

       setName("JNC");

　　}

　　public String drink(){

        return "喝的是 " + getName();

    }

    public String toString(){

        return "Wine : " + getName();

    }

}

public class JGJ extends Wine{

    public JGJ(){

        setName("JGJ");

    }

　　public String drink(){

        return "喝的是 " + getName();

   }   

   public String toString(){

        return "Wine : " + getName();

   }

}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        //定义父类数组

        Wine[] wines = new Wine[2];

        //定义两个子类对象

        JNC jnc = new JNC();

        JGJ jgj = new JGJ();

        //父类引用子类对象

        wines[0] = jnc;

        wines[1] = jgj;

        for(int i = 0 ; i < 2 ; i++){

            System.out.println(wines[i].toString() 

+ "--" + wines[i].drink());

        }    System.out.println("-------------------------------");

    }

}

OUTPUT:

　　Wine : JNC--喝的是 JNC

　　Wine : JGJ--喝的是 JGJ

　　-----------------------------

　　在上面的代码中JNC、JGJ继承Wine，并且重写了drink()、toString()方法，程序运行结果是调用子类中方法，输出JNC、JGJ的名称，这就是多态的表现。不同的对象可以执行相同的行为，但是他们都需要通过自己的实现方式来执行，这就要得益于向上转型了。

  我们都知道所有的类都继承于超类Object，toString()方法也是Object中方法，当我们这样写时：

Object o = new JGJ();

 System.out.println(o.toString());

                        输出的结果是Wine : JGJ。

      Object、Wine、JGJ三者继承链关系是：JGJ—>Wine—>Object。所以我们可以这样说：当子类重写父类的方法被调用时，只有对象继承链中的最末端的方法才会被调用。 但是注意如果这样写：

Object o = new Wine();

System.out.println(o.toString());

输出的结果应该是Null，因为JGJ并不存在于该对象继承链中。

      所以基于继承实现的多态可以总结如下：对于引用子类的父类类型，在处理该引用时，它适用于继承该父类的所有子类，子类对象的不同，对方法的实现也就不同，执行相同动作产生的行为也就不同 。

      如果父类是抽象类，那么子类必须要实现父类中所有的抽象方法，这样该父类所有的子类一定存在统一的对外接口，但其内部的具体实现可以各异。这样我们就可以使用顶层类提供的统一接口来处理该层次的方法。

案例3

public class A {

    public String show(D obj) {

        return ("A and D");

}

public String show(A obj) {

        return ("A and A");

    } 

}

public class B extends A{

    public String show(B obj){

        return ("B and B");

    }

    public String show(A obj){

        return ("B and A");

    } 

}

public class C extends B{ }

public class D extends B{ }

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        A a1 = new A();

        A a2 = new B();

        B b = new B();

        C c = new C();

        D d = new D();

        System.out.println("1--" + a1.show(b));

        System.out.println("2--" + a1.show(c));

        System.out.println("3--" + a1.show(d));

        System.out.println("4--" + a2.show(b));

        System.out.println("5--" + a2.show(c));

        System.out.println("6--" + a2.show(d));

        System.out.println("7--" + b.show(b));

        System.out.println("8--" + b.show(c));

        System.out.println("9--" + b.show(d));      

    }

}

 

 

 

运行结果：

1--A and A

2--A and A

3--A and D

4--B and A

5--B and A

6--A and D

7--B and B

8--B and B

9--A and D

      在这里看结果（1、2、8）、（3、9）、7好理解，从4开始就开始糊涂了，对于4来说为什么输出不是“B and B”呢？

      首先我们先看一句话：当超类对象的引用变量，引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。这句话对多态进行了一个概括。其实在继承链中对象方法的调用存在一个优先级：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。

 

首先我们分析5，a2.show(c)，a2是A类型的引用变量，所以this就代表了A，a2.show(c),它在A类中找发现没有找到，于是到A的超类中找(super)，由于A没有超类（Object除外），所以跳到第三级，也就是this.show((super)O)，C的超类有B、A，所以(super)O为B、A，this同样是A，这里在A中找到了show(A obj)，同时由于a2是B类的一个引用且B类重写了show(A obj)，因此最终会调用子类B类的show(A obj)方法，结果也就是B and A。

      按照同样的方法我也可以确认其他的答案。

      方法已经找到了，但是我们这里还是存在一点疑问，我们还是来看这句话：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。这我们用一个例子来说明这句话所代表的含义：a2.show(b)；这里a2是引用变量，为A类型，它引用的是B对象，因此按照上面那句话的意思是说由B来决定调用谁的方法,所以a2.show(b)应该要调用B中的show(B obj)，产生的结果应该是“B and B”，但是为什么会与前面的运行结果产生差异呢？这里我们忽略了后面那句话“但是这儿被调用的方法必须是在超类中定义过的”，那么show(B obj)在A类中存在吗？根本就不存在！所以这句话在这里不适用？那么难道是这句话错误了？非也！其实这句话还隐含这这句话：它仍然要按照继承链中调用方法的优先级来确认。所以它才会在A类中找到show(A obj)，同时由于B重写了该方法所以才会调用B类中的方法，否则就会调用A类中的方法。

      所以多态机制遵循的原则概括为：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法，但是它仍然要根据继承链中方法调用的优先级来确认方法，该优先级为：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。

 原文链接：http://blog.csdn.net/thinkGhoster/archive/2008/04/19/2307001.aspx