Java 多态

1.1 多态的概述

定义： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

多态的前提

• 要有继承或实现关系
• 要有方法的重写
• 要有父类引用指向子类对象

1.2 多态的体现

多态体现的格式：

父类类型 变量名 = new 子类对象；
变量名.方法名();

父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。代码如下：

Fu f = new Zi();
f.method();

1.3 多态中的成员访问特点

成员访问特点

• 成员变量 编译看父类，运行看父类
• 成员方法 编译看父类，运行看子类

代码演示

动物类

public class Animal {
	public int age = 40; 
	public void eat() { 
		System.out.println("动物吃东西"); 
	}
}

猫类：

public class Cat extends Animal {
	public int age = 20; 
	public int weight = 10;
	
	@Override 
	public void eat() {
		System.out.println("猫吃鱼"); 
	}
	
	public void playGame() { 
		System.out.println("猫捉迷藏"); 
	}
}

定义测试类：

public class AnimalDemo { 
	public static void main(String[] args) { 
	//有父类引用指向子类对象
	Animal a = new Cat(); 
	System.out.println(a.age);
	
	// System.out.println(a.weight);
	a.eat(); 
	
	// a.playGame(); 
	}
}

1.4 多态的好处和弊端

• 好处:提高程序的扩展性。定义方法时候，使用父类型作为参数，在使用的时候，使用具体的子类型参与操作。代码如下：

定义父类：

public abstract class Animal {
	public abstract void eat();
}

定义子类：

class Cat extends Animal {
	public void eat() {
	System.out.println("吃鱼");
	}
}

class Dog extends Animal {
	public void eat() {
	System.out.println("吃骨头");
	}
}

定义测试类：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 多态形式，创建对象
		Cat c = new Cat();
		Dog d = new Dog();
		// 调用showCatEat
		showCatEat(c);
		// 调用showDogEat
		showDogEat(d);
	/*
		以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代
		而执行效果一致
		*/
		showAnimalEat(c);
		showAnimalEat(d);
		}
		public static void showCatEat (Cat c){
			c.eat();
		}
		public static void showDogEat (Dog d){
			d.eat();
		}
		public static void showAnimalEat (Animal a){
			a.eat();
	}
}

由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，可把Cat对象和Dog对象，传递给方法。当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致，所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用showAnimalEat都可以完成。所以多态的好处，体现在可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

• 弊端:不能使用子类的特有成员

1.5 引用类型转换

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。

使用格式：

父类类型 变量名 = new 子类类型();
如：Animal a = new Cat();

向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。

使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如:Cat c =(Cat) a;

为什么要转型？

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。转型演示代码如下：

定义类：

abstract class Animal {
	abstract void eat();
	}
	
class Cat extends Animal {
	public void eat() {
		System.out.println("吃鱼");
	}
	public void catchMouse() {
		System.out.println("抓老鼠");
	}
}


class Dog extends Animal {
	public void eat() {
		System.out.println("吃骨头");
	}
	public void watchHouse() {
		System.out.println("看家");
   }
}

定义测试类：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 向上转型
		Animal a = new Cat();
		a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
		
		// 向下转型
		Cat c = (Cat)a;
		c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
	}
}

转型的异常，转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 向上转型
		Animal a = new Cat();
		a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
		
		// 向下转型
		Dog d = (Dog)a;
		d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
	}
}

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为明明创建了Cat类型对象，运行时，当然不能转换成Dog对象。这两个类型无任何继承关系，不符合类型转换的定义。为了避免ClassCastException的发生，Java提供了 instanceof 关键字(判断对象是否是某个类的实例)，给引用变量做类型的校验，格式如下：

变量名 instanceof 数据类型
如果变量属于该数据类型，返回true。
如果变量不属于该数据类型，返回false。

所以，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 向上转型
		Animal a = new Cat();
		a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
		// 向下转型
		if (a instanceof Cat){
			Cat c = (Cat)a;
			c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
		} else if (a instanceof Dog){
			Dog d = (Dog)a;
			d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse
		}
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 向上转型
		Animal a = new Dog();
		a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
		// 向下转型
		if (a instanceof Cat){
			Cat c = (Cat)a;
			c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
		} else if (a instanceof Dog){
			Dog d = (Dog)a;
			d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse
		}
	}
}