【JavaSE】面向对象之多态

小灰灰 2023-10-14 23:41 113阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  多态的概念
 *  多态实现条件
 *  重写
 *  向上转型和向下转型
 *   *  向上转型
     *  向下转型
 *  避免在构造方法中调用重写的方法

## 多态的概念 ##

通俗来说，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。  
![在这里插入图片描述][e66b71ab240f45648ba1cf3805abbecf.jpeg]

## 多态实现条件 ##

必须要满足如下几个条件，缺一不可：

*  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

// Animal.java
    public class Animal {
        
    	String name;
    	int age;
    	public Animal(String name, int age){
        
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	public void eat(){
        
    		System.out.println(name + "吃饭");
    	}
    }
    // Cat.java
    public class Cat extends Animal{
        
    	public Cat(String name, int age){
        
    		super(name, age);
    	}
    	@Override
    	public void eat(){
        
    		System.out.println(name+"吃鱼~~~");
    	}
    }
    // Dog.java
    public class Dog extends Animal {
        
    	public Dog(String name, int age){
        
    		super(name, age);
    	} 
    	@Override
    	public void eat(){
        
    		System.out.println(name+"吃骨头~~~");
    	}
    }

定义测试类TestAnimal.java

public class TestAnimal {
        
    	public static void eat(Animal animal){
        
    		animal.eat();
    	}
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Cat cat = new Cat("小橘",2);
    		Dog dog = new Dog("小黑", 1);
    		eat(cat);
    		eat(dog);
    	}
    }

编译器在编译代码时，并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法，等程序运行起来后，形参animal引用的具体对象确定后才知道调用哪个方法。此时animal这个引用调用eat方法可能会有多种不同的表现(和animal引用的实例相关)，这种行为就称为多态。  
注意：此处的形参类型必须是父类类型才可以。

## 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**！重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。  
【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。

【重写和重载的区别】

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">区别点</th> 
   <th align="center">重写(override)</th> 
   <th align="center">重载(override)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">参数列表</td> 
   <td align="center">一定不能修改</td> 
   <td align="center">必须修改</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">返回类型</td> 
   <td align="center">一定不能修改（除非构成父子关系）</td> 
   <td align="center">可改可不改</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">访问限定符</td> 
   <td align="center">子类 ≥ 父类</td> 
   <td align="center">可改可不改</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

方法**重载**是一个类的多态性表现，而方法**重写**是子类与父类的一种多态性表现。  
![在这里插入图片描述][7fc2657e9b144274ac8d1b3a371a1fe3.jpeg]

## 向上转型和向下转型 ##

### 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。

父类类型 对象名 = new 子类类型();

比如：

Animal animal = new Cat("小橘",2);

animal是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是从小范围向大范围的转换。  
![在这里插入图片描述][a667c420543c44428e18007a672cbdfc.png]

public class TestAnimal {
        
    	// 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 eatFood(Animal animal){
        
    		animal.eat();
    	} 
    	// 作返回值：返回任意子类对象
    	public static Animal buyAnimal(String var){
        
    		if("狗".equals(var) ){
        
    			return new Dog("dog",1);
    		}else if("猫" .equals(var)){
        
    			return new Cat("cat", 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
    		Animal cat = new Cat("小橘",2); 
    		Dog dog = new Dog("小黑", 1);
    		eatFood(cat);
    		eatFood(dog);
    		Animal animal = buyAnimal("狗");
    		animal.eat();
    		animal = buyAnimal("猫");
    		animal.eat();
    	}
    }

> 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。

### 向下转型 ###

将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用，再无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用子类特有的方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转型。

public class Animal {
        
    	String name;
    	int age;
    	public Animal(String name, int age){
        
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	public void eat(){
        
    		System.out.println(name + "吃饭");
    	}
    }
    // Cat.java
    public class Cat extends Animal{
        
    	public Cat(String name, int age){
        
    		super(name, age);
    	}
    	public void mew(){
        
    		System.out.println(name+"喵喵叫");
    	}
    	@Override
    	public void eat(){
        
    		System.out.println(name+"吃鱼~~~");
    	}
    }
    // Dog.java
    public class Dog extends Animal {
        
    	public Dog(String name, int age){
        
    		super(name, age);
    	} 
    	public void bark(){
        
    		System.out.println(name+"汪汪叫");
    	}
    	@Override
    	public void eat(){
        
    		System.out.println(name+"吃骨头~~~");
    	}
    }
    // TestAnimal.java
    public class TestAnimal {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Cat cat = new Cat("小橘",2);
    		Dog dog = new Dog("小黑", 1);
    		// 向上转型
    		Animal animal = cat;
    		animal.eat();
    		animal = dog;
    		animal.eat();
    		// 向下转型
    		cat = (Cat)animal;
    		cat.mew();
    		// animal本来指向的就是狗，因此将animal还原为狗也是安全的
    		dog = (Dog)animal;
    		dog.bark();
    	}
    }

## 避免在构造方法中调用重写的方法 ##

一段有坑的代码， 我们创建两个类，B 是父类，D 是子类。D 中重写 func 方法。并且在 B 的构造方法中调用 func。

class B {
        
    	public B() {
        
    		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 Test {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		B b = new D(); //执行结果：D.func() 0
    	}
    }

原因：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。  
结论：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。

[e66b71ab240f45648ba1cf3805abbecf.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/e66b71ab240f45648ba1cf3805abbecf.jpeg
[7fc2657e9b144274ac8d1b3a371a1fe3.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/7fc2657e9b144274ac8d1b3a371a1fe3.jpeg
[a667c420543c44428e18007a672cbdfc.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/a667c420543c44428e18007a672cbdfc.png