Java 多态的简单介绍.

╰+攻爆jí腚メ 2022-09-20 15:03 52阅读 0赞

作为面向对象三大知识点之一,  多态可以讲是相对最难理解那个. 本人在这里也是简单分析一下.

## 一, 多态的定义. ##

面向对象编程中, 1个超类的引用可以指向属于超类的对象, 也可以根据需要指向超类的派生类族对象.

这个过程中根据引用指向不同类型对象, 可以调用不同方法,  这就是多态.

### 1.1  什么是类的引用. ###

Java 中, 1个实例化后的对象的内存是分配在内存的Heap(堆)区中的,  但是如果使用这个对象, 必须在Stuck(栈) 区定义1个 变量来存放那个堆区类型的地址.

例如:

Human A;

上面的代码定义了1个Human类型 的变量A,  这个A只是存放在Stuck区,  我们就说这个A是1个引用,  它可以指向堆区的Human类型的内存.

但是上面这个A类型并没有指向任何内存, 就是所谓的"对象A没有实例化"

接下来:

A = new Human();

new Human() 这个1句是在Heap区动态分配1块Human类型的内存.      A = new Human(); 就是把该内存的头部地址赋给A.

这是我们就说引用A已经有了指向,  也就是所谓的"对象A 被实例化"

### 1.2  类的引用的指向可以改变 ###

既然应用类型的指向是通过赋值来实现的, 也就代表这个指向可以修改, 意思就是上面的引用A可以指向另一块堆区内存的头部地址.

看个例子:

Human A = new Human();
    Human B = new Human();

上面的两句代码就在Heap区分配了两块Human类型的内存,  并把它们的头部地址分别赋予两个不同的引用A 和 B

A = B;

再执行上面的语句, 意思就是把A指向了B保存的地址, 也就是说A 和 B 现在是指向同一块内存地址了.

但是,  A原来指向的Heap区地址就消失了, 如果在C/C++ 中, 这就是明显的内存泄露.  但是Java中会自动把A原来的地址释放的.

### 1.3  超类的引用可以指向其子孙派生类的内存地址. ###

这个就是多态关键了.

看下面的例子:

package Object_kng.Ploy_kng;
    
    class Human_1{
    	private int id;
    	private int name;
    }
    
    class Student_1 extends Human_1{
    	private String school;
    }
    
    class Section_monitor_1 extends Student_1{
    	private String subject;
    }
    
    public class Poly_1{
    	public static void f(){
    		Human_1 hm = new Human_1();
    		Student_1 st = new Student_1();
    		Section_monitor_1 sm = new Section_monitor_1();
    
    		//st = hm;  //error
    		//st = (Student_1)hm; //error (can pass the compilation, but will fail in excution)
    
    		//ok
    		hm = st; 	
    
    		//ok
    		hm = sm;
    		//st = hm;  //error
    		st = (Student_1)hm; //ok
    	}
    }

上面定义了3个业务类, 其中学生类继承 Human\_1类,   而课代表类继承学生类.

在f() 函数中,  分别对上述3个类各实例化1个对象,  也就是3个引用 hm, st, sm分别具有了自己的指向.

接下来一句一句讲:

//st = hm;  //error
    //st = (Student_1)hm; //error (can pass the compilation, but will fail in excution)

看上面两句,   首先 st = hm;  这句意识是把引用hm保存的头部地址赋给 引用st.

注意, 这时st 和 hm属于不同的类. 但是hm所属的类Student\_1 继承自 st所属的类 Human\_1.

这一句会编译失败,  是因为多态中, 不允许派生类的引用  指向 超类的对象.

原因也不难理解:

首先可以看看Human\_1 类, 有两个私有成员,   Student\_1 貌似只有1个私有成员, 但是因为继承关系,  Student\_1 会 隐藏继承 Human\_1的所有成员的. 只不过这里没有对Human\_1的成员进行封装, 所以不能直接使用隐藏的成员.

因为隐藏 也就是说超类对象内存肯定是小于等于 其派生类的对象的.

可就是说应用类型st  (Student\_1) 类本身是可以直接或间接使用3个成员的(id, name, school),  而 hm本身指向的对象只有两个成员(id, name).

如果st指向h的对象地址,  那么当st使用school成员时, 就会在h对象内存里找不到school这个成员.

这个就是java里不允许  派生类应用类型 指向 超类对象的原因.

如果按现实意义理解也可以:

st = hm 的意思就是把人类 作为学生来处理,  这个肯定是不和常理的.  因为不是所有人类都是学生. 反过来就可以了.

st = (Student\_1)hm;

这一句是把hm这个对象强制转换成Student\_1类的 新对象(注意hm对象本身并没有改变), 然后赋予st.

这一句是能通过编译的, 但是当执行时就会抛出异常:

[java] java.lang.ClassCastException: Object_kng.Poly_kng.Human_1 cannot be cast to Object_kng.Poly_kng.Student_1

java里不允许把超类对象转成 派生类对象....  也就是不是任意1个普通人类都能作为学生来看待了.

hm = st;

上面这句就是正确的,   意思是把引用hm 指向 引用st 指向的对象.

也就是Human\_1 的引用类型 指向了他的子派生类 的对象.  这是可以的.

因为派生类Student 隐藏继承了Human\_1 的所有成员.

现实意义就是任意1个学生都可以作为人来看待.

hm = sm;
    //st = hm;  //error
    st = (Student_1)hm; //ok

这段就稍稍复杂, 首先把 hm 指向它的 孙派生类的对象, 这个也没问题.

然后再执行

st = (Student_1)hm;

这一句在上面是错误的, 为何在这里是正确的呢.

因为上面的 hm当时是指向 Human\_1 类的对象  .   而在这里hm 已经指向了 Section\_monitor\_1类的对象.

而把 Section\_monitor\_1对象转化成 它的父超类 Student\_1  是没问题的..

也就说任何1个科代表都可以被看作学生来看待嘛.

### 1.4 据引用指向不同类型对象, 可以调用不同方法 ###

因为面向对象中, 派生类继承的方法是可以重写的.  两个继承关系的类里面分别有两个相同名字相同参数相同返回值的 函数.

但是函数体可以是不同的.

下面的看下面的例子:

package Object_kng.Poly_kng;
    
    class Human_2{
    	public void print(){
    		System.out.printf("it's Human\n");
    	}
    }
    
    class Student_2 extends Human_2{
    	public void print(){
    		System.out.printf("it's Student\n");
    	}
    }
    
    class Section_monitor_2 extends Student_2{
    	public void print(){
    		System.out.printf("it's Section_monitor\n");
    	}
    }
    
    public class Poly_2{
    	public static void f(){
    		Human_2 hm = new Human_2();
    		Student_2 st = new Student_2();
    		Section_monitor_2 sm = new Section_monitor_2();
    
    		hm.print();
    		hm = st;
    		hm.print();
    		hm = sm;
    		hm.print();
    	}
    }

上面一样定义了3个类...  他们是继承关系

这3个类都有1个print 方法.  其中 Studnet\_2类重写了 Human\_2 的print方法..  Section\_monitor\_2 类重写了Student\_2类的print 方法

在接下来的f() 函数中.

根据引用hm指向的不同,    
hm.print() 分别执行的是3个不同类的方法:

输出:

[java] it's Human
         [java] it's Student
         [java] it's Section_monitor

这个就是多态的最重要的特性之一了.

## 二, 多态的一个简单应用. ##

接下来就利用上面的特征作1个简单的应用.

class Human_3{
    	private int id;
    	private String name;	
    
    	public Human_3(int id,String name){
    		this.id = id;
    		this.name = name;	
    	}	
    
    	public String get_mem(){
    		return "Human: " + id + "  " +  name;
    	}
    }
    
    class Student_3 extends Human_3{
    	public Student_3(int id, String name){
    		super(id,name);	
    	}
    
    	public String get_mem(){
    		return "student: " + super.get_mem();
    	}
    }
    
    
    
    class Section_monitor_3 extends Student_3{
    	public Section_monitor_3(int id, String name){
    		super(id,name);	
    	}
    
    	public String get_mem(){
    		return "section_monitor: " + super.get_mem();
    	}
    }
    
    public class Poly_3{
    	public static String extend_mem(Human_3 hm){
    		java.util.Date now = new java.util.Date();
    		java.text.DateFormat d1 = java.text.DateFormat.getDateInstance();
    						
    		return d1.format(now) + ": " + hm.get_mem();	
    	}
    
    	public static void print(){
    		Human_3 hm = new Human_3(1,"Jack");
    		Student_3 st = new Student_3(2,"Dick");
    		Section_monitor_3 sm = new Section_monitor_3(3,"Cindy");	
    
    		System.out.printf("%s\n",extend_mem(hm));
    		System.out.printf("%s\n",extend_mem(st));
    		System.out.printf("%s\n",extend_mem(sm));
    
    	}
    }

上面一样定义了那个3个类, 而且具有两个成员, 进行了简单的封装...

每个类都有1个get\_mem()函数,  返回不同的字符串.

现在需要1个函数, 为每1个类的get\_mem()返回值前增加1个日期字符串:

利用多态技术:

可以简单地定义1个  extend\_mem() 函数,  参数是超类的对象.

那么这个函数就可以根据参数的不同类型而调用不同对象的 get\_mem()函数.

如果没有多态技术,  就必须根据参数的类型不同  而写上3个函数了.

这个还不是最重要的,  假如以后第三个类 以后还再派生出第4个类,  那么这个函数一样适用不必改写.

也就是说多态可以实现面向对象程序的扩展性, 这个就是多态最重要的意义.

## 三, 多态的一些简单要点: ##

这里也是算是1个简单总结吧:

1. 派生类对象更可以直接赋给父类引用, 但父类对象**任何情况**下都**不能直接**赋给超类引用.