多态的应用

r囧r小猫 2022-12-03 01:58 123阅读 0赞

## 1.1 概述 ##

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。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，具有多个不同表现形式。
 *  继承或者实现【二选一】
 *  方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
 *  父类引用指向子类对象【格式体现】

## 1.2 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，执行的是子类重写后方法。**

代码如下：

定义父类：

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

定义子类：

class Cat extends Animal \{    
    public void eat() \{    
        System.out.println("吃鱼");    
    \}    
\}

class Dog extends Animal \{    
    public void eat() \{    
        System.out.println("吃骨头");    
    \}    
\}

定义测试类：

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();                 
    \}    
\}

## 1.3 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：

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

定义子类：

class Cat extends Animal \{    
    public void eat() \{    
        System.out.println("吃鱼");    
    \}    
\}

class Dog extends Animal \{    
    public void eat() \{    
        System.out.println("吃骨头");    
    \}    
\}

定义测试类：

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);   
    \}

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

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

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

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，父类类型接收子类对象，当然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。

当eat方法执行时，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showAnimalEat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，直接使用showAnimalEat都可以完成。

所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

## 1.4 引用类型转换 ##

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。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

转型演示，代码如下：

定义类：

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

class Cat extends Animal \{    
    public void eat() \{    
        System.out.println("吃鱼");    
    \}    
    public void catchMouse() \{    
        System.out.println("抓老鼠");    
    \}    
\}

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

定义测试类：

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：

// 向下转型    
        Dog d = (Dog)a;         
        d.watchHouse();        // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】  
    \}    
\}

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：

// 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 Dog 的 watchHouse  
        \}  
    \}    
\}