Java中的多态

1 多态是什么

多态(Polymorphism)按字面的意思就是“多种状态”。在面向对象语言中,接口的多种不同的实现方式即为多态。用白话来说,就是多个对象调用同一个方法,得到不同的结果。

2 多态的语法格式

父类类名 引用名称 = new 子类类名();

当是多态时,该引用名称只能访问父类中的属性和方法,但是访问的时候,会优先访问子类重写以后的方法。

3 满足多态的条件

子类必须继承父类子类必须重写父类的方法父类引用指向子类对象,即:父类类名 引用名称 = new 子类类名();

4 使用多态好处

使用多态可以使代码之间的耦合度降低

减少冗余代码的同时,也使得项目的扩展能力更强

注:耦合度指的是代码(程序)之间的关联程度

5 多态中的类型转换

Java多态中,有两种类型转换:向上转型和向下转型

向上转型向上转型,也叫做自动类型转换,子类型赋值给父类型(父类型的引用指向子类型),构成多态父类类型 引用名称 = new 子类类名();

当使用多态方式调用方法时,该引用名称只能访问父类中的属性和方法。编译器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,再去调用子类的同名(重写)方法。

向下转型向下转型,也叫做强制类型转换,父类型赋值给子类型

当使用多态时,并且访问子类独有的属性或方法时,则必须进行向下转型

当进行向下转型时,建议先使用 instance of 关键字进行判断,判断合法时,则在转为对应的类型,否则可能会出现类型转换异常 java.lang.ClassCastException。

说明:instance of 关键字用于判断一个对象,是否属于某个指定的类或其子类的实例。

6 多态的实现方式

普通子类重写父类方法

接口生活中的接口最具代表性的就是插座,例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中,因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则,有可能到国外就不行,那是因为国外自己定义的接口类型。

USB接口也很典型,有了这个,使得接口统一,生活更加方便

抽象类和抽象方法

7 多态简单使用案例

场景:假如有个饲养员,需要给不同的宠物喂食,下面给出使用多态和不使用多态的实现方式。

不使用多态的实现:

首先定义一个抽象类Animal、一个饲养员类AnimalKeeper、一个宠物类Dog和一个宠物类Cat。

public abstract class Animal { public void eat() { System.out.println("动物吃东西!"); } }

/** * 饲养员 */ public class AnimalKeeper { /** * 给宠物猫喂食 * * @param cat */ public void feed(Cat cat) { cat.eat(); } /** * 给宠物狗喂食 * * @param dog */ public void feed(Dog dog) { dog.eat(); } }

public class Dog extends Animal { @Override public void eat() { System.out.println("狗啃骨头!"); } }

public class Cat extends Animal { @Override public void eat() { System.out.println("猫吃鱼!"); } }

测试类:

public class PolymorphicTest { public static void main(String[] args) { //创建饲养员对象 AnimalKeeper animalKeeper = new AnimalKeeper(); //创建宠物对象 Cat cat = new Cat(); animalKeeper.feed(cat);//猫吃鱼! Dog dog = new Dog(); animalKeeper.feed(dog);//狗啃骨头! } }

以上实现看起来没有什么问题,也容易理解,在目前情况下,饲养员可以满足喂养宠物的需求。但是,过了一周,饲养员又喂养了一只鸟,这时候不得不修改AnimalKeeper类,使其可以饲养宠物鸟,不仅违反了Java中的开闭原则,而且以上代码的实现,扩展性极差。

谈谈对java多态的理解(理解Java中的多态机制)(1)

使用多态的实现:

只需要对以上代码中,饲养员类AnimalKeeper进行替换,新增一个饲养员类AnimalKeeperPolymorphic类。

/** * 饲养员 */ public class AnimalKeeperPolymorphic { /** * 饲养员给宠物喂食 * * @param animal */ public void feed(Animal animal) { animal.eat(); } }

测试用例:

public static void change() { //创建饲养员对象 AnimalKeeperPolymorphic animalKeeper = new AnimalKeeperPolymorphic(); //创建宠物对象 Cat cat = new Cat(); animalKeeper.feed(cat);//猫吃鱼! Dog dog = new Dog(); animalKeeper.feed(dog);//狗啃骨头! }

这种实现有什么好处呢,当新需求来了,需要扩展时,不需要修改饲养员的代码。比如说刚才那个需求,新增加一个宠物鸟,只需要新建一个宠物鸟类,实现Animal接口,不仅遵循了OCP原则,也可以实现饲养宠物鸟的功能。

8 多态分析

以上文中示例代码进行分析,看看多态是如何使用的。

AnimalKeeperPolymorphic中的feed()方法,使用了多态。

当饲养员喂养宠物狗时,其实执行的是:

Animal animal = new Dog();

当饲养员喂养宠物猫时,其实执行的是:

Animal animal = new Cat();

这种属于向上转型,里面有继承(cat继承Animal)关系,重写了父类eat()方法,子类型赋值给父类型(父类型的引用指向子类型),构成了多态。

Animal animal = new Cat(); 程序在编译阶段,animal引用类型被编译器看做Animal类型,所以程序在编译阶段,animal引用绑定的是Aninmal类中的eat()方法,这个过程叫做Java多态的静态绑定。

程序在运行的时候,堆中的对象实际上是Cat类型,而Cat对象已经覆盖(重写)了父类Animal的eat()方法,所以程序在运行阶段,对象绑定的方法是Cat中的eat()方法,这个过程叫做Java多态的动态绑定。

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