16.多态

1.什么是多态

生活中的多态：同一种事物，由于条件的不同，产生的结果也不同。

多态：同一个引用类型，使用不同的实例而执行不同的操作。

1.1 认识多态

1、多态的通常含义是指能够呈现出不同的形式或者形态；

2、在程序设计中，多态意味着一个特定类型的变量可以引用不同类型的对象，并且自动的调用引用的对象的方法，也就是说，根据不同的引用的对象的类型，执行不同的操作；

3、方法重写是实现多态的基础；

4、多态意味着在一次方法调用中根据包含的对象的实际类型（即实际的子类对象）来决定应该调用哪个方法，而不是由用来存储对象引用的变量的类型决定的。

当调用一个方法时，为了实现多态的操作，这个方法既是在父类中声明过的，也必须是在子类中重写过的方法。

1.2 向上转型

什么是向上转型：子类向父类的转换称为向上转型，即：父类的引用对象指向子类对象，是自动类型转换

语法格式：父类名  父类对象=new 子类型();

注：

此时通过父类引用变量调用的方法是子类覆盖或继承了父类的方法，并不是父类的方法；

此时通过父类引用变量无法调用子类特有的方法。

1.3 向下转型

概念：将一个指向子类对象的父类引用赋给一个子类的引用，即将父类类型转换为子类类型，是强制类型转换。

语法格式：子类型  引用变量名=（子类型）父类引用变量；

1.4 instanceof运算符

1、在向下转型的过程中，如果不是转换为真实子类类型，会出现类型转换异常（ClassCastException）。

2、在Java中提供了instanceof运算符类进行类型的判断。

3、使用instanceof时，对象的类型必须和instanceof后面的参数所指定的类有继承关系，否则会出现编译错误。

4、instanceof通常和强制类型转换结合使用。

1.5 多态的优势

->可替换性：多态对已存在的代码具有可替换性。

-->可扩充性：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，以及其他特征的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。

-->接口性：多态是父类向子类提供了一个共同接口，由子类来具体实现。

-->灵活性：多态在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。

-->简化性：多态简化了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。

2.抽象方法和抽象类

2.1 抽象方法

在Java中，当一个类的方法被abstract关键字修饰时，这个方法称之为抽象方法。

语法格式：访问修饰符 abstract 返回值类型 方法名(参数列表);

访问修饰符，参数列表根据需要可写可不写。

特点：

1.抽象方法没有方法体；

2.抽象方法所在的类必须定义为抽象类；

3.抽象方法在子类中必须要重写，如果这个子类不重写这个抽象方法，则这个子类要定义为抽象类。

注：

private关键字不能用来修饰抽象方法；

abstract修饰符不能和final修饰符一起使用。

2.2 抽象类

在Java中，当一个类被abstract关键字修饰时，该类称之为抽象类。

语法格式：abstract  class 类名{

                代码

}

说明：

抽象类需要用修饰符abstract修饰，普通类不需要。

1.普通类可以实例化，抽象类不能被实例化。

2.抽象类中可以有抽象方法也可以没有抽象方法，可以有普通方法也可以没有普通方法。

3.抽象类中可以包含普通类包含的一切成员。

当一个类实例化没有意义时，就可以把这个类定义为抽象类。

3.多态的举例说明

需求：使用多态实现主人领养动物并带动物看病的功能，狗有特有的吃方法，企鹅有特有的游泳方法。

1.编写父类

//编写父类
public class Animal {
	private String name;
	private int health;
	private int love;

	public Animal() {

	}

	public Animal(String name, int health, int love) {
		this.name = name;
		this.health = health;
		this.love = love;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getHealth() {
		return health;
	}

	public void setHealth(int health) {
		this.health = health;
	}

	public int getLove() {
		return love;
	}

	public void setLove(int love) {
		this.love = love;
	}
	
	public void toHospital(){
		System.out.println("去看病");
	}
}

2.编写子类

//编写子类Dog，通过关键字extends继承父类Animal
public class Dog extends Animal {
	// 声明品种属性，这个属性是Dog类特有的
	private String strain;

	public Dog() {
		super();// 表示调用父类Animal类的无参构造方法
	}

	public Dog(String name, int health, int love, String strain) {
		super(name, health, love);// 表示调用父类Animal类中的有参构造方法
		this.strain = strain;
	}

	public String getStrain() {
		return strain;
	}

	public void setStrain(String strain) {
		this.strain = strain;
	}

	//Dog类重写的toHospital()看病方法
	public void toHospital() {
		System.out.println("打针");
		this.setHealth(80);
	}
	//Dog类特有的eat()方法
	public void eat() {
		System.out.println("狗喜欢吃骨头");
	}
}

//编写子类Penguin类,继承父类Animal类
public class Penguin extends Animal {
	
	// Penguin类特有属性
	private String sex;
	// 无参构造方法
	public Penguin() {
		super();
	}
	// 有参构造方法
	public Penguin(String name, int health, int love, String sex) {
		super(name, health, love);
		this.sex = sex;
	}
	//sex读写方法
	public String getSex() {
		return sex;
	}

	public void setSex(String sex) {
		this.sex = sex;
	}

	@Override
	//Penguin类重写的toHospital()看病方法
	public void toHospital() {
		System.out.println("打针，吃药");
		this.setHealth(90);
	}
	//Penguin类特有的swimming()方法
	public void swimming(){
		System.out.println("企鹅会仰泳");
	}
}

3.编写主人类，定义看病方法

//编写主人类，在这个类中定义看病方法
public class Master {
	//定义看病方法
	public void cure(Animal animal){
		//如果animal的健康值低于60，就去看病
		if(animal.getHealth()<60){
			animal.toHospital();
		}
	}
}

4.进行测试

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建主人类对象
		Master master = new Master();

		// 向上转型：父类引用指向子类的实例（对象），即子类向上转型了
		// 父类引用animal指向子类Dog类对象
		Animal animal = new Dog("富贵", 30, 98, "金毛");
		System.out.println("看病前健康值：" + animal.getHealth());

		// 调用看病方法，此时的animal指向Dog类，进而调用Dog类的看病方法toHospital()方法
		master.cure(animal);
		System.out.println("看病后健康值：" + animal.getHealth());
		// 但是父类引用不能调用子类的特有方法和属性
		// animal.eat();
		// animal.getStrain();
		
		// 向下转型：子类的引用（对象名）指向父类引用（对象名），即父类向下转型，需要强制类型转换
		Dog dog = (Dog) animal;
		dog.eat();// 调用Dog类的特有方法eat()方法
		System.out.println("狗的品种：" + dog.getStrain());

		System.out.println("----------------");
		
		// 父类引用指向子类Penguin类对象
		animal = new Penguin("qq", 40, 99, "公");
		System.out.println("看病前健康值：" + animal.getHealth());
		// 调用看病方法，此时的animal指向Penguin类，进而调用Penguin类的看病方法toHospital()方法
		master.cure(animal);
		System.out.println("看病后健康值：" + animal.getHealth());
		//下面两行代码在编写时不会报错，但是运行会报错，因为此时的父类引用指向的是子类Penguin类对象，向下转型时却没有转换成其指向的子类
		/*Dog dog1=(Dog)animal;//ClassCastException类型转换异常，父类引用没有转换成其指向的子类
		dog1.eat();*/
		
		/*由此可见：
		 * 在向下转型的时候，有可能转换错误，没有转换成其指向的子类，这时候会报ClassCastException异常
		 * 我们可以在转型之前使用instanceof关键字进行判断父类引用指向了哪个子类对象 
		 */
		if(animal instanceof Dog){
			Dog dog1=(Dog)animal;
			dog1.eat();
		}else if(animal instanceof Penguin){
			Penguin pe1=(Penguin)animal;
			pe1.swimming();
		}
	}
}