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Java基礎(chǔ)知識(多態(tài))

多態(tài)

因為在程序運行時才確定具體的類，這樣，不用修改源程序代碼，就可以讓引用變量綁定到各種不同的類實現(xiàn)上，從而導(dǎo)致該引用調(diào)用的具體方法隨之改變，即不修改程序代碼就可以改變程序運行時所綁定的具體代碼，讓程序可以選擇多個運行狀態(tài)，這就是多態(tài)性。

多態(tài)的定義和存在的必要條件

多態(tài)的定義：

• 多態(tài)是指同一個行為具有多個不同表現(xiàn)形式或形態(tài)的能力。
• 多態(tài)就是同一個接口，使用不同的實例而執(zhí)行不同操作。

就舉動物類的例子吧，cat和dog都是屬于動物這一類，而動物呢，都有一個共同的行為就是吃??吧，而不同的動物所吃的食物都大不相同吧！

貓呢，它喜歡吃魚！

而對于狗呢，它就比較喜歡啃骨頭！

所以多態(tài)就是對于吃這一行為來說，每種動物對吃這一行為所表現(xiàn)的行為都不盡相同。

多態(tài)存在的三個必要條件

• 繼承或者實現(xiàn)

在多態(tài)中必須存在有繼承或者實現(xiàn)關(guān)系的子類和父類。

• 方法的重寫

子類對父類中某些方法進行重新定義（重寫），在調(diào)用這些方法時就會調(diào)用子類的方法。

• 基類引用指向派生類對象，即父類引用指向子類對象

父類類型：指子類對象繼承的父類類型，或者實現(xiàn)的父接口類型。

?多態(tài)的格式：

父類類型 變量名 = new 子類類型();

變量名.方法名();

多態(tài)格式可以充分體現(xiàn)了同一個接口，使用不同的實例而執(zhí)行不同操作。

接下來我們具體來進行案例體會體會吧！??????

多態(tài)的案例

多態(tài)我們首先要知道的一點：

當(dāng)使用多態(tài)方式調(diào)用方法時，首先檢查父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤；如果有，執(zhí)行的是子類重寫后方法。如果子類沒有重寫該方法，就會調(diào)用父類的該方法。

總結(jié)起來就是：編譯看左邊??，運行看右邊。??

首先我們先定義一個父類動物類，動物有吃的行為！

接著定義一個貓類和狗類去繼承動物類，重寫里面的吃行為！

??具體代碼如下：

定義動物父類：

package com.nz.pojo;

/**
 * 先定義一個父類 --> 動物類
 * 動物都有一個吃的行為屬性
 */
public class Animal {

    public void eat() {
        System.out.println("動物它們都會吃東西?。?！");
    }
}

定義貓咪子類：

package com.nz.pojo;

/**
 * 定義貓類繼承動物類，
 * 隨之重寫里面的吃行為，因為貓也有吃的行為，但是貓喜歡吃罐頭
 */
public class Cat extends Animal{

    public void eat() {
        System.out.println("小喵咪都喜歡吃魚罐頭！");
    }
}

定義小狗子類：

package com.nz.pojo;

/**
 * 定義狗類繼承動物類，
 * 隨之重寫里面的吃行為，因為狗也有吃的行為，但是狗喜歡啃骨頭
 */
public class Dog extends Animal{

    public void eat() {
        System.out.println("小狗狗都愛啃骨頭！");
    }
}

定義測試類，測試多態(tài)的形式：

package com.nz;

import com.nz.pojo.Animal;
import com.nz.pojo.Cat;
import com.nz.pojo.Dog;

/**
 * 測試多態(tài)的形式
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {

        // 多態(tài)形式，創(chuàng)建貓類對象
        Animal animal = new Cat();
        // 調(diào)用的是Cat的 eat
        animal.eat();

        // 多態(tài)形式，創(chuàng)建狗類對象
        Animal animal2 = new Dog();
        // 調(diào)用的是Dog的eat
        animal2.eat();
    }
}

得到的結(jié)果：

小喵咪都喜歡吃魚罐頭！
小狗狗都愛啃骨頭！

類的大致結(jié)構(gòu)：

可以看出我們可以使用多態(tài)的屬性得到不同的動物的一個吃的行為屬性！

多態(tài)的好處

提高了代碼的拓展性，使用父類類型作為方法形式參數(shù)，傳遞子類對象給方法，進行方法的調(diào)用。

具體我們來看看吧：

繼續(xù)使用上述的動物類、貓類、狗類吧。

定義測試類：

package com.nz;

import com.nz.pojo.Animal;
import com.nz.pojo.Cat;
import com.nz.pojo.Dog;

/**
 * 測試多態(tài)的好處
 */
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建貓和狗對象
        Cat cat = new Cat();
        Dog dog = new Dog();

        // 調(diào)用catEat
        catEat(cat);
        // 調(diào)用dogEat
        dogEat(dog);

		/*
        多態(tài)的好處:
            以上各個動物的吃的方法, 我們都可以使用animalEat(Animal a)方法來代替。
            并且執(zhí)行效果都一樣, 所以我們可以使用animalEat直接替代了不同動物的吃方法。
        */
        animalEat(cat);
        animalEat(dog);
    }

    /*
        定義幾個不同吃的方法，看看具體調(diào)用后的結(jié)果是什么吧！
     */
    public static void catEat (Cat cat){
        cat.eat();
    }

    public static void dogEat (Dog dog){
        dog.eat();
    }

    public static void animalEat (Animal animal){
        animal.eat();
    }
}

執(zhí)行結(jié)果：

小喵咪都喜歡吃魚罐頭！
小狗狗都愛啃骨頭！
小喵咪都喜歡吃魚罐頭！
小狗狗都愛啃骨頭！

可以看出，由于多態(tài)的特性，我們的animalEat()方法傳入的Animal類型參數(shù)，并且它是我們的Cat和Dog的父類類型，父類類型接收子類對象，所以我們可以將Cat對象和Dog對象，傳遞給animalEat()方法。

所以我們可以完全使用animalEat()方法來替代catEat()方法和dogEat()方法，達到同樣的效果！以至于我們可以不必再單獨寫xxxEat()方法來傳入指定的動物參數(shù)了，從而實現(xiàn)了實現(xiàn)類的自動切換。

所以多態(tài)的好處體現(xiàn)在：可以使我們的程序編寫的更簡單，并有良好的擴展性。

多態(tài)的弊端

從上面的多態(tài)的好處，可以看到我們可以使用父類的參數(shù)代替了某個子類的參數(shù)，從而達到程序的擴展！

但是對于某個子類有些獨有的功能方法時，此時我們的多態(tài)的寫法就無法訪問子類獨有功能了。

具體來瞧瞧？

代碼如下：

重新定義下貓的子類：

package com.nz.pojo;

/**
 * 定義貓類繼承動物類，
 * 隨之重寫里面的吃行為，因為貓也有吃的行為，但是貓喜歡吃罐頭
 */
public class Cat extends Animal{

    public void eat() {
        System.out.println("小喵咪都喜歡吃魚罐頭！");
    }

    /**
     * 增加一哥貓咪特有的玩球方法（）
     */
    public void playBall() {
        System.out.println("小喵咪都喜歡小球！");
    }
}

定義測試類：

package com.nz;

import com.nz.pojo.Animal;
import com.nz.pojo.Cat;

/**
 * 測試多態(tài)的弊端！
 */
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();

        animal.eat();

        animal.playBall();//編譯報錯，編譯看左邊，Animal沒有這個方法
    }
}

可以看到動物類和貓類有個共同的eat吃方法，但是呢，貓咪多了個玩球球的方法。而對于動物對象來說，它本身動物類沒有玩球球的方法，所以它的編譯就直接沒有通過了！

那有什么方法解決呢？且看下一章節(jié)吧！

引用類型轉(zhuǎn)換

1. 引用類型轉(zhuǎn)換是什么，為什么需要它？

從上面的多態(tài)的弊端的案例中，我們可以看到，我們使用動物對象時無法直接訪問到貓類中的玩球球方法，這也就是我們之前說的編譯看左邊，運行看右邊。

而在我們使用多態(tài)方式調(diào)用方法時，首先檢查會左邊的父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤。也就代表著，父類無法調(diào)用子類獨有的方法。、

所以說，如果編譯都錯誤，更別說運行了。這也是多態(tài)給我們帶來的一點小困擾，而我們?nèi)绻胍{(diào)用子類特有的方法，必須做向下轉(zhuǎn)型。

2. 向上轉(zhuǎn)型（自動轉(zhuǎn)換）

對于向下轉(zhuǎn)型，我們先來講解下向上轉(zhuǎn)型的概念吧。

向上轉(zhuǎn)型：

多態(tài)本身是子類向父類向上轉(zhuǎn)換（自動轉(zhuǎn)換）的過程，這個過程是默認的。當(dāng)父類引用指向一個子類對象時，便是向上轉(zhuǎn)型。

對于父類和子類的關(guān)系來說，具體來看圖說話：

父類相對與子類來說是大范圍的類型，Animal是動物類，是父類。而Cat是貓咪類，是子類。

所以對于父類Animal來說，它的范圍是比較大的，它包含一切動物，包括貓咪類和小狗類。

所以對于子類類型這種范圍小的，我們可以直接自動轉(zhuǎn)型給父類類型的變量。

使用格式：

父類類型 變量名 = new 子類類型();

如：Animal animal = new Cat();

相當(dāng)于有：
Animal animal = (Animal) new Cat();

相當(dāng)于自動幫我們了一個隱形的轉(zhuǎn)換為動物類的一個過程，因為動物本身就包含了貓咪。

3. 向下轉(zhuǎn)型（強制轉(zhuǎn)換）

向上轉(zhuǎn)型可以知道它是子類自動轉(zhuǎn)換為父類的一個過程，所以我們現(xiàn)在再來看看向下轉(zhuǎn)型的定義：

向下轉(zhuǎn)型：

向下轉(zhuǎn)型就是由父類向子類向下轉(zhuǎn)換的過程，這個過程是強制的。一個需要將父類對象轉(zhuǎn)為子類對象，可以使用強制類型轉(zhuǎn)換的格式，這便是向下轉(zhuǎn)型。

為什么這種就必須自己強制加上一個類型轉(zhuǎn)換過程呢？

對于父類和子類的關(guān)系來說，我們接著看圖說話：

對于貓咪類的話，它在動物類中只是其中的一部分吧，而對于動物類來說，它有許多其他子類動物如狗，牛，豬等等。

所以對于動物父類想要向下轉(zhuǎn)型的時候， 它此時不知道指向那個子類，因為不確定呀，所以就必須自己加上強制的類型轉(zhuǎn)換的一個過程。

使用格式：

子類類型 變量名 = (子類類型) 父類變量名;
如:
Animal animal = new Cat();
Cat cat = (Cat) animal;
cat.playBall();// 此時我們就可以使用貓咪的特有方法啦

所以對于多態(tài)的弊端，無法使用子類特有的參數(shù)，我們也解決啦，可以通過向下轉(zhuǎn)型的方法，從而將類型強制轉(zhuǎn)換為某個子類對象后，再去調(diào)用子類的特有方法！

4. 向下轉(zhuǎn)型的問題

雖然我們可以使用向下轉(zhuǎn)型使得我們可以使用子類的獨有方法，但是轉(zhuǎn)型的過程中，一不小心就會遇到這樣的問題了，來，我們來看看下面的代碼：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上轉(zhuǎn)型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 調(diào)用的是 Cat 的 eat

        // 向下轉(zhuǎn)型  
        Dog d = (Dog)a;       
        d.watchHouse();        // 調(diào)用的是 Dog 的 watchHouse 【運行報錯】
    }  
}

這段代碼可以通過編譯，但是運行時，卻報出了 ClassCastException ，類型轉(zhuǎn)換異常！這是因為，明明創(chuàng)建了Cat類型對象，運行時，當(dāng)然不能轉(zhuǎn)換成Dog對象的。

5. 轉(zhuǎn)型的異常

轉(zhuǎn)型的過程中，一不小心就會遇到這樣的問題，請看如下代碼：

定義狗類中額外的獨有遛狗方法：

package com.nz.pojo;

/**
 * 定義狗類繼承動物類，
 * 隨之重寫里面的吃行為，因為狗也有吃的行為，但是狗喜歡啃骨頭
 */
public class Dog extends Animal{

    public void eat() {
        System.out.println("小狗狗都愛啃骨頭！");
    }

    public void walk() {
        System.out.println("小狗在被我溜著！");
    }
}

定義測試類

package com.nz;

import com.nz.pojo.Animal;
import com.nz.pojo.Cat;
import com.nz.pojo.Dog;

/**
 * 測試多態(tài)的向下轉(zhuǎn)型的問題
 */
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {

        // 向上轉(zhuǎn)型的過程
        Animal animal = new Cat();

        // 調(diào)用了貓咪的吃方法
        animal.eat();

        // 向下轉(zhuǎn)型
        Dog dog = (Dog) animal;

        dog.walk(); // 調(diào)用的是 Dog 的 walk 可以通過，但是會運行報錯
    }
}

得到結(jié)果：

小喵咪都喜歡吃魚罐頭！
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.nz.pojo.Cat cannot be cast to com.nz.pojo.Dog
at com.nz.Demo4.main(Demo4.java:20)

我們可以看到，雖然我們的代碼通過編譯，但是終究在運行時，還是出錯了，拋出了 ClassCastException 類型轉(zhuǎn)換的異常。

其實我們可以知道，我們在上面的時候，創(chuàng)建了Cat類型對象，而在向下轉(zhuǎn)型時，將其強行轉(zhuǎn)換為了Dog類型，所以程序在運行時，就會拋出類型轉(zhuǎn)換的異常！

那我們?nèi)绾慰梢员苊膺@種異常發(fā)生呢？且看下一節(jié)分析！

6. instanceof關(guān)鍵字

Java為我們提供一個關(guān)鍵字instanceof ，它可以幫助我們避免了ClassCastException 類型轉(zhuǎn)換異常的發(fā)生。

那如何做呢？

格式：

變量名 instanceof 數(shù)據(jù)類型

解釋：

• 如果變量屬于該數(shù)據(jù)類型或者其子類類型，返回true。
• 如果變量不屬于該數(shù)據(jù)類型或者其子類類型，返回false。

代碼實現(xiàn)：

package com.nz;

import com.nz.pojo.Animal;
import com.nz.pojo.Cat;
import com.nz.pojo.Dog;

/**
 * 使用instanceof解決類型轉(zhuǎn)換異常！
 */
public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {

        // 向上轉(zhuǎn)型的過程
        Animal animal = new Cat();

        // 調(diào)用了貓咪的吃方法
        animal.eat();

        // 向下轉(zhuǎn)型
        if (animal instanceof Cat){
            Cat cat = (Cat) animal;
            cat.playBall();        // 調(diào)用的是 Cat 的 playBall
        } else if (animal instanceof Dog){
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.walk();       // 調(diào)用的是 Dog 的 walk
        }
    }
}

結(jié)果：

小喵咪都喜歡吃魚罐頭！
小喵咪都喜歡小球！

可以發(fā)現(xiàn)，它可以幫助我們在做類型轉(zhuǎn)換前，判斷該類型是否屬于該類型或者子類類型，如果是，我們就可以強轉(zhuǎn)啦！

總結(jié)

相信各位看官都對Java中的特性之一多態(tài)的知識和使用有了一定了解，等待下一次更多Java基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)吧！

讓我們也一起加油吧！本人不才，如有什么缺漏、錯誤的地方，也歡迎各位人才大佬評論中批評指正！

學(xué)到這里，今天的世界打烊了，晚安！雖然這篇文章完結(jié)了，但是我還在，永不完結(jié)。我會努力保持寫文章。來日方長，何懼車遙馬慢！

感謝各位看到這里！愿你韶華不負，青春無悔！

到此這篇關(guān)于Java多態(tài)的全面系統(tǒng)解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 多態(tài)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！