java多态

本文深入探讨了多态的概念,其在减少代码量、提升代码可扩展性和可维护性方面的作用,以及多态与继承、方法重写的关系。通过实例说明了向上转型和向下转型的规则,介绍了使用父类作为方法形参和返回值实现多态的方式。

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什么是多态?

多态(ploymorpism):多态具有表现多种多种形态能力的特征,同一个实现接口(父类引用指向子类对象 ),使用不同的实例而执行不同操作。

多态的好处?
  • 减少代码量,提高代码的可扩展性和可维护性
  • 多态性,继承,和方法的重写密切相关
子类到父类转换(向上转型)
子类转换父类的规则

(1) 将父类的引用指向一个子类对象,称向上转型(upcasting),自动进行类型转换
(2) 通过父类引用变量调用的方法是子类覆盖或继承父类的方,不是父类的方法
(3) 此时通过父类引用变量无法调用子类特有的方法

父类到子类转换(向下转型)
父类转换子类的规则

将一个指向子类对象的父类引用赋给一个子类的引用,称为向下转型,此时必须进行强制类型转换

使用多态实现思路

(1) 编写具有继承关系的父类和子类
(2) 子类重写父类方法
(3) 使用父类的引用指向子类的对象
(4) 实现多态的两种形式
(5) 使用父类作为方法形参实现多态

使用父类作为方法的形参,是Java中实现多态的方之一
使用父类作为方法返回值实现多态使用父类作为方法的形参,是Java中实现多态的方之一
Instanceof运算符
  • 向下转型时 如果没有转换为真实的子类类型,就会出现类型转换异常
语法:
对象 instanceof 类或接口
  • 用来判断一个对象是否属于一个类或者实现了一个接口,结果为true和fase
  • Instanceof通常为强制类型转换结合使用
总结:

通过多态可以减少代码中的代码量,可以提高代码的可扩展性和可维性,继承是多态的基础,没有继承就没有多态

把子类转换为父类称为向上转型,自动进行类型转换。把父类转换为子类称为向下类型转换,必须进行强制转换

向上转型后通过父类引用变量调用的方法是子类覆盖或继承父类的方法,通过父类引用变量无法调用子类特有的方法

向下转型后可以访问子类特有的方法。必须转换为父类指向的真实子类的类型,否则将出现类型转换异常ClassCatExceptio。

Instanceof运算符用来判断一个对象是否属于一个类或者实现了一个接口

Instanceof运算符通常和强制类型转换结合使用,先通过instanceof进行类型判断,在进行相应的强制类型转换

使用父类作为方法的形参和使用父类作为方法的返回值类型是多态的常用方式

在这里插入图片描述

理解多态的故事

大家都知道花木兰替父从军的例子,花木兰替父亲花弧从军。那么这时候花木兰是子类,花弧是父类。花弧有自己的成员属性年龄,姓名,性别。花木兰也有这些属性,但是很明显二者的属性完全不一样。花弧有自己的非静态成员方法‘骑马杀敌’,同样花木兰也遗传了父亲一样的方法‘骑马杀敌’。花弧还有一个静态方法‘自我介绍’,每个人都可以问花弧姓甚名谁。同时花木兰还有一个自己特有的非静态成员方法‘涂脂抹粉’。但是,现在花木兰替父从军,女扮男装。这时候相当于父类的引用(花弧这个名字)指向了子类对象(花木兰这个人),那么在其他类(其他的人)中访问子类对象(花木兰这个人)的成员属性(姓名,年龄,性别)时,其实看到的都是花木兰她父亲的名字(花弧)、年龄(60岁)、性别(男)。当访问子类对象(花木兰这个人)的非静态成员方法(骑马打仗)时,其实都是看到花木兰自己运用十八般武艺在骑马打仗。当访问花木兰的静态方法时(自我介绍),花木兰自己都是用她父亲的名字信息在向别人作自我介绍。并且这时候花木兰不能使用自己特有的成员方法‘涂脂抹粉’。-----多态中的向上转型
那么终于一将功成万骨枯,打仗旗开得胜了,花木兰告别了战争生活。有一天,遇到了自己心爱的男人,这时候爱情的力量将父类对象的引用(花弧这个名字)强制转换为子类对象本来的引用(花木兰这个名字),那么花木兰又从新成为了她自己,这时候她完全是她自己了。名字是花木兰,年龄是28,性别是女,打仗依然那样生猛女汉子,自我介绍则堂堂正正地告诉别人我叫花木兰。OMG!终于,终于可以使用自己特有的成员方法‘涂脂抹粉’了。从此,花木兰完全回到了替父从军前的那个花木兰了。并且和自己心爱的男人幸福的过完了一生。-----多态中的向下转型。



### Java 多态的概念 Java 中的多态是指同一个接口或类可以有多种不同的实现方式。它允许程序在运行时决定调用哪个方法,从而提高代码的灵活性和可扩展性。多态的核心机制依赖于继承、重写以及动态绑定。 #### 动态绑定 当子类覆盖父类的方法时,在运行期间会根据对象的实际类型来决定执行哪一个版本的方法[^1]。这是多态的关键特性之一。 ### 实现多态的方式 Java多态可以通过以下两种主要形式实现: 1. **方法重写(Override)** 2. **接口实现** 以下是具体示例说明如何利用 `instanceof` 运算符避免潜在异常展示多态应用场景。 --- ### 示例代码:Java 多态的具体应用 下面是一个完整的例子,展示了如何通过多态性和 `instanceof` 来处理不同类型的对象实例。 ```java // 定义一个基类 Animal class Animal { void makeSound() { System.out.println("Some generic sound"); } } // 子类 Dog 继承自 Animal 重写了 makeSound 方法 class Dog extends Animal { @Override void makeSound() { System.out.println("Bark"); } // 额外的功能只属于狗 void fetchStick() { System.out.println("Fetching stick..."); } } // 子类 Cat 继承自 Animal 重写了 makeSound 方法 class Cat extends Animal { @Override void makeSound() { System.out.println("Meow"); } // 额外的功能只属于猫 void climbTree() { System.out.println("Climbing tree..."); } } public class PolymorphismExample { public static void main(String[] args) { // 创建多个动物对象通过向上转型存储它们 Animal myDog = new Dog(); Animal myCat = new Cat(); // 调用各自的 makeSound 方法 myDog.makeSound(); // 输出 Bark myCat.makeSound(); // 输出 Meow // 如果需要访问特定子类功能,则需使用 instanceof 和强制转换 if (myDog instanceof Dog) { ((Dog) myDog).fetchStick(); // 正确调用了 Dog 类中的特有方法 } if (myCat instanceof Cat) { ((Cat) myCat).climbTree(); // 正确调用了 Cat 类中的特有方法 } Object cValue = 42; // 假设我们有一个未知类型的变量 // 判断其实际类型打印相应消息 System.out.println("The type of value is " + (cValue instanceof Double ? "Double" : (cValue instanceof Integer ? "Integer" : "Unknown"))); // 输出 Integer [^2] } } ``` 上述代码片段中: - 我们定义了一个通用的 `Animal` 类作为超类。 - 然后创建两个派生类 `Dog` 和 `Cat`,分别实现了自己的行为逻辑。 - 在主函数里演示了即使将这些对象赋给更广泛的父类引用 (`Animal`),仍然能够正确表现出各自的行为特征——这就是所谓的“编译看声明类型, 执行找真实类型”。 另外还加入了关于 `instanceof` 关键字使用的部分,用于确认某个对象的确切类别以便安全地进行向下造型操作而不会引发 ClassCastException 错误。 --- ###
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