Java面向对象之多态详解
多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。
多态性
Java 引用变量有两个类型 :一个是编译时类型，一个是运行时类型，编译时类型由声明该变量时使用的类型决定，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，就可能出现所谓的多态(Polymorphism)。
多态实例
<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java">
<span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">BaseClass</span> {
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#986801">int</span> <span style="color:#986801">book</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#986801">6</span>;
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">base</span>() {
System.out.println(<span style="color:#50a14f">"父类的普通方法"</span>);
}
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">test</span>() {
System.out.println(<span style="color:#50a14f">"父类的被覆盖的方法"</span>);
}
}
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span> <span style="color:#a626a4">extends</span> <span style="color:#4078f2">BaseClass</span> {
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 重新定义一个 book 实例变量隐藏父类 book 实例变量</em></span>
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#986801">String</span> <span style="color:#986801">book</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#50a14f">"子类书籍 "</span>;
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">test</span>() {
System.out.println(<span style="color:#50a14f">" 子类的覆盖父类的方法"</span>);
}
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">sub</span>() {
System.out.println(<span style="color:#50a14f">"子类的普通方法 "</span>);
}
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args) {
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面编译时类型和运行时类型完全一样 因此不存在多态</em></span>
<span style="color:#986801">BaseClass</span> <span style="color:#986801">bc</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">BaseClass</span>();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出</em></span>
System.out.println(bc.book);
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面两次调用将执行 BaseClass的方法</em></span>
bc.base();
bc.test();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面编译时类型和运行时类型完全 样，因此不存在多态</em></span>
<span style="color:#986801">SubClass</span> <span style="color:#986801">sc</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span>();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出 轻量级 Java EE 企业应用实战"</em></span>
System.out.println(sc.book);
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面调用将执行从父类继承到的 base ()方法</em></span>
sc.base();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面调用将执行当前类的 test ()方法</em></span>
sc.test();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面编译时类型和运行时类型不 样，多态发生</em></span>
<span style="color:#986801">BaseClass</span> <span style="color:#986801">ploymophicBc</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">SubClass</span>();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出表明访问的是父类对象的实例变量</em></span>
System.out.println(ploymophicBc.book);
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面调用将执行从父类继承到的 base ()方法</em></span>
ploymophicBc.base();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面调用将执行当前类的 test ()方法</em></span>
ploymophicBc.test();
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 因为 ploymophicBC 的编译时类型是 BaseClass</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// BaseClass 类没有提供 sub ()方法，所以下面代码编译时会出现错误</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// plonophicBc.sub()</em></span>
}
}
</code></span></span>
结果：
<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#986801">6</span>
父类的普通方法
父类的被覆盖的方法
子类书籍
父类的普通方法
子类的覆盖父类的方法
<span style="color:#986801">6</span>
父类的普通方法
子类的覆盖父类的方法
</code></span></span>
- 父类引用指向子类对象时，多态发生了
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 。因此，编写 Java 代码时，引用变量只能调用声明该变量时所用类里包含的方法。 例如，通过 Object p = new Person()代码定义一个变量 ，则这个变量只能调用Object 类的方法，而不能调用 Person 类里定义的方法
引用变量的强制类型转换
编写Java程序时，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。如果需要让这个引用变量调用它运行时类型的方法，则必须把 它强制类型转换成运行时类型，强制类型转换需要借助于类型转换运算符。
类型转换运算符是小括号，类型转换运算符的用法是：(type)variable,这种用法可以将variable变量转换成一个type类型的变量。类型转换运算符可以将一个基本类型变量转换成另一个类型。
除此之外，这个类型转换运算符还可以将一个引用类型变量转换成其子类类型。这种强制类型转换不是万能的，当进行强制类型转换时需要注意：
- 基本类型之间的转换只能在数值类型之间进行，这里所说的数值类型包括整数型、字符型和浮 点型。但数值类型和布尔类型之间不能进行类型转换。
- 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，如果是两个没有任何继承关系 的类型，则无法进行类型转换，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(即编译时类型为父类类型，而运行时类型是子类类型)，否则将在运行时引发ClassCastException异常。
下面是进行强制类型转换的示范程序。下面程序详细说明了哪些情况可以进行类型转换，哪些情况不可以进行类型转换。
引用类型强制转换实例
<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">ConversionTest</span> {
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args) {
<span style="color:#986801">double</span> <span style="color:#986801">d</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#986801">13.4</span>;
<span style="color:#986801">long</span> <span style="color:#986801">l</span> <span style="color:#ab5656">=</span> (<span style="color:#986801">long</span>) d;
System.out.println(l);
<span style="color:#986801">int</span> <span style="color:#986801">in</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#986801">5</span>;
<span style="color:#a0a1a7"><em>//试图把 个数值类型的变量转换为 boolean 类型，下面代码编译出错</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>//编译时会提示:不可转换的类型</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// boolean b = (boolean)in ; </em></span>
<span style="color:#986801">Object</span> <span style="color:#986801">obj</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#50a14f">"Hello"</span>;
<span style="color:#a0a1a7"><em>// obj 变量的编译时类型为 Object,Object、String 存在继承关系，可以强制类型转换</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>//而且 obj 变量的实际类型是 String ，所以运行时也可通过</em></span>
<span style="color:#986801">String</span> <span style="color:#986801">objStr</span> <span style="color:#ab5656">=</span> (String) obj;
System.out.println(objStr);
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 定义一个 objpri 变量，编译时类型为 bject ，实际类型为 Integer</em></span>
<span style="color:#986801">Object</span> <span style="color:#986801">objpri</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Integer.valueOf(<span style="color:#986801">5</span>);
<span style="color:#a0a1a7"><em>// objpri 变量的编译时类型为 Object, objPr的运行时类型为 Integer</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// Object Integer 存在继承关系</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 可以强制类型转换，而 objpri 变量的实际类型是 Integer</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 所以下面代码运行时引发 ClassCastException 异常</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>//String str = (String)objPri;</em></span>
}
}
</code></span></span>
当把子类对象赋给父类引用变量时，被称为向上转型( upcasting )，这种转型总是可以成功的，这也从另一个侧面证实了子类是一种特殊的父类 。这种转型只是表明这个引用变量的编译时类型是父类，但实际执行它的方法时，依然表现出子类对象的行为方式。但把一个父类对象赋给子类引用交量时，就需要进行强制类型转换，而且还可能在运行时产ClassCastException 异常，使用 instanceof 运算符可以让强制类型转换更安全。
instanceof 运算符
instanceof运算符的前一个操作数通常是一个引用类型变量，后一个操作数通常是一个类(也可以是接口)，它用于判断前面的对象是否是后面的类，或者其子类、实现类的实例。如果是，则返回true,否则返回false。
在使用instanceof运算符时需要注意：instanceof运算符前面操作数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。
下面程序示范了 instanceof运算符的用法。
instanceof运算符实例
<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">InstanceTest</span> {
<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args) {
<span style="color:#a0a1a7"><em>// 声 hello 时使用 Object 类，则 hello 的编译类型是 Object</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// Object 是所有类的父类，但 hello 量的实际类型是 String</em></span>
<span style="color:#986801">Object</span> <span style="color:#986801">hello</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#50a14f">"Hello"</span>;
<span style="color:#a0a1a7"><em>// String Object 类存在继承关系，可以进行 instanceof 运算 返回 true</em></span>
System.out.println(<span style="color:#50a14f">" 字符串是否是 Object 类的实例"</span> + (hello <span style="color:#a626a4">instanceof</span> Object));
System.out.println(<span style="color:#50a14f">"字符串是否是 String 类的实例:"</span> + (hello <span style="color:#a626a4">instanceof</span> String)); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 返回 true</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// Math Object 类存在继承关系，可以进行 instanceof 运算。返回 false</em></span>
System.out.println(<span style="color:#50a14f">"字符串是否是 Math 类的实例"</span> + (hello <span style="color:#a626a4">instanceof</span> Math));
<span style="color:#a0a1a7"><em>// Stri 呵实现了 Comparable 接口，所以返回 true</em></span>
System.out.println(<span style="color:#50a14f">"字符串是否是 Comparable 接口的实例"</span> + (hello <span style="color:#a626a4">instanceof</span> Comparable));
<span style="color:#986801">String</span> <span style="color:#986801">a</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#50a14f">"He llo"</span>;
<span style="color:#a0a1a7"><em>// String 类与 Math 类没有继承关系，所以下面代码编译无法通过</em></span>
<span style="color:#a0a1a7"><em>// System.out.println( "字符串是否是 Math 类的实例" + (a instanceof Math));</em></span>
}
}
</code></span></span>
多态实现方式
- 重写
- 接口
- 抽象类和抽象方法
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