Java学习笔记——多态

2.1 概述

引入
多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特征。

生活中，比如跑的动作，小猫，小狗和大象，跑起来都是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来是不一样的。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。

定义
·多态：是指同一行为，具有多个不同的表现形式。

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

2.2 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();

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，则执行的时子类的重载后的方法。

代码如下：

定义父类:

package demo1;

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

定义子类：

package demo1;

public class Cat extends Animal{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
}

package demo1;

public class Dog extends Animal{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃骨头");
    }
}

定义测试类：

package demo1;

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();
    }
}

2.3 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：

package demo1;

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

定义子类：

package demo1;

public class Cat extends Animal{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
}

package demo1;

public class Dog extends Animal{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃骨头");
    }
}

定义测试类：

package demo1;

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);
    }

    private static void showCatEat(Cat c) {
        c.eat();
    }


    public static void showDogEat(Dog d) {
        d.eat();
    }

    public static void showAnimalEat(Animal a) {
        a.eat();
    }

}

运行结果：

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，父类类型接受子类对象，当然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。

当eat方法执行的时候，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showAniamlEat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，直接调用showAnimalEat就可以完成。

所有，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有更好的扩展。

2.4 引用类型的转换

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：
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();
如：Animal a = new Cat();

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;
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。这也是多态的一些小麻烦。所以，想要调用子类特有的方法，必须要做向下转型。转型演示代码如下：

定义类：

package demo2;

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

定义测试类：

package demo2;

public class Cat extends Animal{

    @Override
    void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
    public void catchMouse(){
        System.out.println("抓老鼠");
    }
}

package demo2;

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

定义测试类：

package demo2;

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：

package demo2;

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Cat的catchMouse
    }
}

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：

package demo2;

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Cat的catchMouse
        }
    }
}