java继承与多态——多态

喜欢ヅ旅行 2023-10-05 23:21 262阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. 多态
 *   *  1.1 多态的概念
     *  1.2 多态的实现条件
     *  1.3 重写
     *  1.4 向上转型和向下转型
     *   *  1.4.1 向上转型
         *  1.4.2 向下转型
     *  1.5 多态的优缺点
     *  1.6 避免在构造方法中调用重写的方法

## 1. 多态 ##

### 1.1 多态的概念 ###

多态就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同 的状态。

例如不同的动物吃的食物不一样。

![c0ce4b6ab3a54b99a23ff84bd376ccba.png][]

不同的交通工具速度不一样

![23e26dfa80234f2495bbea3dd641a883.png][]

### 1.2 多态的实现条件 ###

要实现多态，必须要满足如下几个条件：

*  必须在继承体系下
 *  子类必须要对父类中方法进行重写
 *  通过父类的引用调用重写的方法

**多态体现**：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法。

class Animals {
        
        public String name;
        public int age;
        public Animals(String name, int age ) {
        
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃饭");
        }
    }
    
    class Cat extends Animals{
        
        public Cat(String name, int age) {
        
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃饭");
        }
    }
    
    class Dog extends Animals{
        
        public Dog(String name, int age) {
        
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void eat() {
        
            //与父类的eat方法构成重写
            System.out.println(name + "吃饭");
        }
    }
    
    public class Test {
        
        public static void eat(Animals animals) {
        
            animals.eat();
        }
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Dog dog = new Dog("大黄", 6);
            Cat cat = new Cat("小黑", 6);
            eat(dog);
            eat(cat);
        }
    }

![94c8c299cee3428cbe55ac1403646b01.png][]  
  
  
在编写 eat 这个方法的时候, 参数类型为 Animal (父类), 此时在该方法内部并不知道, 也不关注当前的 animals 引用指向的是哪个类型(哪个子类)的实例。此时 animals 这个引用调用 eat方法可能会有多种不同的表现(和 animals 引用的实例相关), 这种行为就称为多态。

![a2039ecf0dff487fad5ef56dd0427259.png][]

### 1.3 重写 ###

重写(override)：也称为覆盖。重写是子类对父类**非静态**、**非private修饰**，**非final修饰**，**非构造方法**等的实现过程进行重新编写, **返回值**和**形参**都不能改变。即外壳不变，**核心重写**！

**【方法重写的规则】**

*  子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致： **返回值类型**、**方法名** (参数列表) 要完全一致。
 *  被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的。
 *  访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方法就不能声明为 protected。
 *  父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。
 *  重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定.，有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验.。例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet)，那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写。

**【重写与重载的区别】**

![c8a74508b88f420a97ea839af5873c7e.png][]

重写方法名和参数都一样。

class Animals {
        
        public String name;
        public int age;
    
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃饭");
        }
        public void sleep() {
        
            System.out.println(name + "睡觉");
        }
        public void play() {
        
            System.out.println(name + "做游戏");
        }
    }
    
    class Cat extends Animals{
        
        public Boolean LoveClean;//爱干净
    
        public void catchMouse() {
        
            System.out.println(name + "抓老鼠");
        }
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃饭");//与父类的eat方法构成重写
        }
    }

重载方法名相同，参数不同。

class Cat{
        
        public String name = "小黑";
        
        public void catchMouse() {
        
            System.out.println("抓老鼠");
        }
        public void catchMouse(String name) {
        //构成重载
            
        }
    }

**静态绑定：** 也称为前期绑定(早绑定)，即在编译时，根据用户所传递实参类型就确定了具体调用那个方法。典型代表函数重载。

**动态绑定：** 也称为后期绑定(晚绑定)，即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体调用那个类的方法。

### 1.4 向上转型和向下转型 ###

#### 1.4.1 向上转型 ####

向上转型：实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用。

语法格式：父类类型 对象名 = new 子类类型()

Aniamls animals = new Dog("大黄", 7);

**向上转型的使用场景：**

*  直接赋值
 *  方法传参
 *  方法返回

class Animal {
        
        public String name;
        public int age;
        public Animal(String name, int age ) {
        
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃食物");
        }
    }
    
    class Cat extends Animals {
        
        public Cat(String name, int age) {
        
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃食物");
        }
    }
    
    class Dog extends Animals {
        
       
        public Dog(String name, int age) {
        
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void eat() {
        
            //与父类的eat方法构成重写
            System.out.println(name + "吃食物");
        }
    }
    
    public class TestAniamls {
        
        // 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象
        public static void eat(Animals animals) {
        
            animals.eat();
        }
        //作返回值：返回任意子类对象
        public static Animals byAnimals(String var) {
        
            if ("小狗狗".equals(var)) {
        
                return new Dog("小狗狗", 1);
            } else if ("小猫猫".equals(var)) {
        
                return new Cat("小猫猫", 1);
            }else {
        
                return null;
            }
        }
        public static void main(String[] args) {
        
            //直接赋值：子类对象赋值给父类对象
            Animals cat = new Cat("小黑", 7);
            Dog dog = new Dog("大黄", 6);
            eat(cat);
            eat(dog);
    
        }
    }

向上转型的**优点**：让代码实现更简单灵活。

向上转型的**缺陷**：不能调用到子类特有的方法。

#### 1.4.2 向下转型 ####

将父类引用再还原为子类对象，即向下转型。

向下转型不安全。

![7ea72ae354f549d9a88a9af3a3615e58.png][]  
因为猫和狗是动物，向上转型安全；但是动物不一定是猫或者狗，所以不安全。

class Animal {
        
        public String name;
        public int age;
        public Animal(String name, int age ) {
        
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃食物");
        }
    }
    
    class Cat extends Animal {
        
        public Cat(String name, int age) {
        
            super(name, age);
        }
        public void catchMouse() {
        
            System.out.println(name + "抓老鼠");
        }
        @Override
        public void eat() {
        
            System.out.println(name + "吃食物");
        }
    }
    
    class Dog extends Animal {
        
    
        public Dog(String name, int age) {
        
            super(name, age);
        }
        public void brak() {
        
            System.out.println(name + "汪汪叫");
        }
        @Override
        public void eat() {
        
            //与父类的eat方法构成重写
            System.out.println(name + "吃食物");
        }
    }
    
    public class TestAnimals {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Animal animal = new Cat("小黑", 7);
            Cat cat = (Cat)animal;//向下转型
            cat.catchMouse();
        }
    }

![cde8f5dded334f4197cbd87608a06d61.png][]

Dog类当中没有抓老鼠这一方法，引用的话会报错。

//部分代码
    public class TestAnimals {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Animal animal = new Dog("大黄", 7);
            Cat cat = (Cat)animal;//向下转型
            cat.catchMouse();
        }
    }

![d9ccafa5f21142e1bd982587a71fb94f.png][]

如果想要避免运行后报错，可以使用 **instanceof**关键字。

public class TestAnimals {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Animal animal = new Dog("大黄", 7);
            if (animal instanceof Cat) {
        
                Cat cat = (Cat)animal;//向下转型
                cat.catchMouse();
            }
        }
    }

如果反生错误的话会返回一个 flase。

### 1.5 多态的优缺点 ###

先来看一段代码：

> 一个用来画三种图形的代码

package demo1;
    
    class Graph {
        
        public void draw() {
        
            System.out.println("画图形");
        }
    }
    
    class Rectangle extends Graph{
        
        @Override
        public void draw() {
        
            System.out.println("画矩形!");
        }
    }
    
    class Cycle extends Graph{
        
        @Override
        public void draw() {
        
            System.out.println("画圆!");
        }
    }
    
    class Triangle extends Graph{
        
        @Override
        public void draw() {
        
            System.out.println("画三角形!");
        }
    }
    
    public class Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Graph graph1 = new  Rectangle();
            graph1.draw();
            Graph graph2 = new Cycle();
            graph2.draw();
            Graph graph3 = new Triangle();
            graph3.draw();
        }
    }

![af11e8a352ae48e38fb93effbe458112.png][]

利用多态来进行优化：

package demo1;
    
    
    class Graph {
        
        public void draw() {
        
            System.out.println("画图形");
        }
    }
    
    class Rectangle extends Graph{
        
        @Override
        public void draw() {
        
            System.out.println("画矩形!");
        }
    }
    
    class Cycle extends Graph{
        
        @Override
        public void draw() {
        
            System.out.println("画圆!");
        }
    }
    
    class Triangle extends Graph{
        
        @Override
        public void draw() {
        
            System.out.println("画三角形!");
        }
    }
    
    public class Test {
        
        public static void drawMap(Graph graph) {
        
            graph.draw();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            drawMap(new Rectangle());
            drawMap(new Cycle());
            drawMap(new Triangle());
        }
    }

同样的drawMap方法，在做着不同的事情，说明这是一个多态。

多态使代码变得简洁了。

**【使用多态的好处】**

1.  能够降低代码的 “圈复杂度”, 避免使用大量的 if - else。
2.  如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低。

在上面的代码中如果先要实现新的类直接添加就可以了。

//部分代码
    class Apple extends Graph{
        
        public void draw() {
        
            System.out.println("画苹果!");
        }
    }
    
    public class Test {
        
        public static void drawMap(Graph graph) {
        
            graph.draw();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            drawMap(new Rectangle());
            drawMap(new Cycle());
            drawMap(new Triangle());
            drawMap(new Apple());
        }
    }

![a53ab988879746a9b79991a3a4cc5c87.png][]  
  
这里可以说明使用多态后，改动也比较方便。

### 1.6 避免在构造方法中调用重写的方法 ###

先来看一段代码

package demo1;
    
    class B {
        
        public B() {
        
    // do nothing
            func();
        }
        public void func() {
        
            System.out.println("B.func()");
        }
    }
    class D extends B {
        
        private int num = 1;
        @Override
        public void func() {
        
            System.out.println("D.func() " + num);
        }
    }
    public class TestDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            D d = new D();
        }
    }

这段代码也该是会输出 D.func() 1。

但是结果却是：

![bf8ed281c9da4d529f54acf32565a10f.png][]  
  
说明一开始num就没有被初始化为1。

*  构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法。
 *  B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的func。
 *  此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0. 如果具备多态性，num的值应该是1。
 *  所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法。

**结论:**

“用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”, 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题

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