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Java——面向对象的特征三：多态性
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2.5面向对象的特征三：多态性
2.5.1 关于java语言中的向上转型和向下转型
①向上转型(upcasting) : 子--->父（自动类型转换）
②向下转型(downcasting) : 父--->子（强制类型转换）
注意： 无论是向上转型还是向下转型，两个类之间必须要有继承关系。
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public class Animal{ //成员 public void eat(){ System.out.println("动物在吃！"); } } |
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public class Cat extends Animal{ //重写 public void eat(){ System.out.println("猫吃鱼"); } //Cat特有的方法. public void move(){ System.out.println("猫走猫步！"); } } |
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public class Test02{ public static void main(String[] args){ // 向上转型又被称作：自动类型转换 . // 父类型的引用指向子类型对象 . // 程序分两个阶段：编译阶段，运行阶段。 // 程序编译阶段只知道 a1 是一个 Animal 类型。 // 程序在运行的时候堆中的实际对象是 Cat 类型。 Animal a1 = new Cat(); // 程序在编译阶段 a1 被编译器看做 Animal 类型 . // 所以程序在编译阶段 a1 引用绑定的是 Animal 类中的 eat 方法 .( 静态绑定 ) // 程序在运行的时候堆中的对象实际上是 Cat 类型，而 Cat 已经重写了 eat 方法。 // 所以程序在运行阶段对象的绑定的方法是 Cat 中的 eat 方法 .( 动态绑定 ) a1.eat(); //猫吃鱼 // 向下转型：强制类型转换 Animal a2 = new Cat(); //向上转型. // 要执行 move 方法 , 怎么做？ // 只能强制类型转换 , 需要加强制类型转换符 Cat c1 = (Cat)a2; c1.move(); // 判断以下程序运行的时候会出什么问题？ //Animal a3 = new Dog(); // 向上转型 . // 强制类型转换 //Cat c2 = (Cat)a3; // java.lang.ClassCastException // 在做强制类型转换的时候程序是存在风险的！ // 为了避免 ClassCastException 的发生， java 引入了 instanceof /* 用法： 1. instanceof 运算符的运算结果是 boolean 类型 2. ( 引用 instanceof 类型 ) --> true/false 例如： (a instanceof Cat) 如果结果是 true 表示： a 引用指向堆中的 java 对象是 Cat 类型 . */ Animal a3 = new Dog(); System.out.println(a3 instanceof Cat); //false // 推荐：在做向下转型的时候要使用 instanceof 运算符判断，避免 ClassCastException if(a3 instanceof Cat){ Cat c2 = (Cat)a3; } } } |
2.5.2 什么是多态
多态性，可以理解为一个事物的多种表型形态，是面向对象中最重要的概念，在java中有两种体现：
①方法的重载(overload)和重写(overwrite)。
② 子类对象的多态性： 并不适用于属性。调用属性是就看”.”左边的对象。可以直接应用在抽象类和接口上。
2.5.3 子类对象的多态性使用的前提
①要有类的继承
②要有子类对父类方法的重写
补充：
① 程序运行分为编译状态和运行状态。
对于多态性来说， 编译时 ，"看左边"，将此引用变量理解为父类的类型； 运行时 ，"看右边"，关注于真正对象的实体：子类的对象。那么执行的方法就是子类重写的。
②Java引用变量有两个类型： 编译时类型 和 运行时类型 。
编译时类型由声明该变量时使用的类型决定，运行时类型由实际赋给该变量的对象决定。 若编译时类型和运行时类型不一致，就出现多态（ Polymorphism ）
2.5.4 对象的多态
在Java中，子类的对象可以替代父类的对象使用
①一个变量只能有一种确定的数据类型
②一个引用类型变量可能指向(引用)多种不同类型的对象
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Person p = new Student(); Object o = new Person();//Object类型的变量o，指向Person类型的对象 o = new Student(); //Object类型的变量o，指向Student类型的对象 |
③子类可看做是特殊的父类，所以父类类型的引用可以指向子类的对象：向上转型(upcasting)。
④一个引用类型变量如果声明为父类的类型，但实际引用的是子类对象，那么该变量就不能再访问子类中添加的属性和方法。
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Student m = new Student(); m.school = “pku”; // 合法 ,Student 类有 school 成员变量 Person e = new Student(); e.school = “pku”; // 非法 ,Person 类没有 school 成员变量 // 属性是在编译时确定的，编译时e为Person类型，没有school成员变量，因而编译错误。 |
2.5.5 多态的好处
①使用多态可以使代码之间的耦合度降低。②项目的扩展能力增强。
例子：人喂养宠物
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public class Person{ // 模拟主人 /* public void feed(Dog d){ //喂养 d.eat(); } public void feed(Cat c){ //因为用户的业务改变了，所以软件要升级。 c.eat(); } */ // 以上的代码得出：Person类型的扩展能力太差。 // 尽量不要面向具体编程，面向父类型编程，面向抽象编程 public void feed(Animal a){ a.eat(); } } |
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public class Animal{ public void eat(){} } |
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public class Cat extends Animal{ // 宠物 1 public void eat(){ System.out.println("猫吃东西！"); } } |
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public class Dog extends Animal{ // 宠物 2 public void eat(){ System.out.println("狗吃东西！"); } } |
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public class Test{ // 多态测试 public static void main(String[] args){ //1.创建主人 Person zhangsan = new Person(); //2.创建宠物 Dog d = new Dog(); Cat c = new Cat(); //3.喂 zhangsan.feed(d); zhangsan.feed(c); } } |
2.5.6 虚拟方法调用（Virtual Method Invocation）
①正常的方法调用
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Person e = new Person(); e.getInfo(); Student e = new Student(); e.getInfo(); |
② 虚拟方法调用 ( 多态情况下 )
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Person e = new Student(); e.getInfo(); // 调用 Student 类的 getInfo() 方法 |
编译时类型和运行时类型 :
编译时e为Person类型，而方法的调用是在运行时确定的，所以调用的是Student类的getInfo()方法。—— 动态绑定
多态小结
1. 前提：
- 需要存在继承或者实现关系
- 要有覆盖操作
2. 成员方法：
- 编译时：要查看引用变量所属的类中是否有所调用的方法。
- 运行时：调用实际对象所属的类中的重写方法。
3. 成员变量： 不具备多态性，只看引用变量所属的类。
【记忆】
虚拟方法调用： 通过父类的引用指向子类的对象实体，当调用方法时，实际执行的是子类重写父类的方法。
例子： 有一个舞池，规定只有人能进入，动物不能进，这时一个男人进去了，是以人的身份，但是跳舞的时候是一个男人的姿势！即调用的方法是那个实体的方法！
1)多态性的表现：①方法的重载与重写 ②子类对象的多态性
2)使用的前提：①要有继承关系 ②要有方法的重写
3)格式：
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Person p = new Man(); // 向上转型 // 虚拟方法调用：通过父类的引用指向子类的对象实体，当调用方法时，实际执行的是子类重写父类的方法 p1.eat(); p1.walk(); // p1.entertainment(); |
4)编译时，认为p是Person类型的，故只能执行Person里才有的结构，即Man里特有的结构不能够调用。子类对象的多态性，并不使用于属性。
5)关于向下转型：
①向下转型,使用强转符：()
②为了保证不报ClassCastException，最好在向下转型前，进行判断： instanceof
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// 若a是A类的实例，那么a也一定是A类的父类的实例。 // 格式： 对象a instanceof 类A：判断对象a是否是类A的一个实例.是的话，返回true；否则返回false if (p1 instanceof Woman) { System.out.println("hello!"); Woman w1 = (Woman) p1; w1.shopping(); } if (p1 instanceof Man) { Man m1 = (Man) p1; m1.entertainment(); } |
