Java第十五章总结

15.1 多态

15.1.1 概念引入

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

水：H2O

15.1.2 多态的定义

多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

前提【重点】:

继承或者实现【二选一】
方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
父类引用指向子类对象【格式体现】

15.1.3 多态体的体现

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(); 

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；如果有，执行的是子类重写后方法。
代码如下：
定义父类：

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

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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
        Animal a1 = new Cat();
        // 调用的是 Cat 的 eat
        a1.eat();
        // 多态形式，创建对象
        Animal a2 = new Dog();
        // 调用的是 Dog 的 eat
        a2.eat();
    }
}

15.1.4 多态的好处

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展
性与便利。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，当然可以把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。

15.1.5 向上转型

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();
代码举例：Animal a = new Cat();

15.1.6 向下转型

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;
代码举例:Cat c =(Cat) a; 

15.1.7 转型的使用场景

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
    }
}

15.1.8 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对象的。这两个类型并没有任何继承关系，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，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
        }
    }
}

15.2 接口多态的综合案例

笔记本电脑（laptop）通常具备使用USB设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口，但具体是什么USB设备，笔记本厂商并不关心，只要符合USB规格的设备都可以。

定义USB接口，具备最基本的开启功能和关闭功能。鼠标和键盘要想能在电脑上使用，那么鼠标和键盘也必须遵守USB规范，实现USB接口，否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。

15.2.1 案例分析★★★
进行描述笔记本类，实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘

USB接口，包含开启功能、关闭功能
笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法
键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法
15.2.2 案例实现★★★
定义USB接口：

interface USB {
    void open();// 开启功能
    void close();// 关闭功能

定义鼠标类：

class Mouse implements USB {
    public void open() {
        System.out.println("鼠标开启，红灯闪一闪");
    } 
    public void close() {
        System.out.println("鼠标关闭，红灯熄灭");
    } 
    public void click(){
        System.out.println("鼠标单击");
    }
} 

定义键盘类：

class KeyBoard implements USB {
    public void open() {
        System.out.println("键盘开启，绿灯闪一闪");
    } 
    public void close() {
        System.out.println("键盘关闭，绿灯熄灭");
    } 
    public void type(){
        System.out.println("键盘打字");
    }
}

定义笔记本类：

class Laptop {
    // 笔记本开启运行功能
    public void run() {
        System.out.println("笔记本运行");
    } 
    // 笔记本使用usb设备，这时当笔记本对象调用这个功能时，必须给其传递一个符合USB规则的USB设备
    public void useUSB(USB usb) {
        // 判断是否有USB设备
        if (usb != null) {
            usb.open();
            // 类型转换,调用特有方法
            if(usb instanceof Mouse){
                Mouse m = （Mouse）usb；
                m.click();
            }else if (usb instanceof KeyBoard){
                KeyBoard kb = (KeyBoard)usb;
                kb.type();
            } 
            usb.close();
           }
    } 
    public void shutDown() {
        System.out.println("笔记本关闭");
    }
}

测试类，代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建笔记本实体对象
        Laptop lt = new Laptop();
        // 笔记本开启
        lt.run();
        // 创建鼠标实体对象
        Usb u = new Mouse();
        // 笔记本使用鼠标
        lt.useUSB(u);
        // 创建键盘实体对象
        KeyBoard kb = new KeyBoard();
        // 笔记本使用键盘
        lt.useUSB(kb);
        // 笔记本关闭
        lt.shutDown();
    }
}