Java基礎知識學習:Java三大特效之多態!

1.1 多態的形式

多態是繼封裝、繼承之後，面向對象的第三大特性。

多態是出現在繼承或者實現關係中的。

多態體現的格式：

父類類型 變量名 = new 子類/實現類構造器;變量名.方法名();

多態的前提：有繼承關係，子類對象是可以賦值給父類類型的變量。例如Animal是一個動物類型，而Cat是一個貓類型。Cat繼承了Animal，Cat對象也是Animal類型，自然可以賦值給父類類型的變量。

1.2 多態的案例演示

當使用多態方式調用方法時，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，執行的是子類重寫後方法。如果子類沒有重寫該方法，就會調用父類的該方法。

總結起來就是：編譯看左邊，運行看右邊。

代碼如下：

定義父類：

public class Animal { public void eat()｛ System.out.println("動物吃東西！") ｝}

定義子類：

class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃魚"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨頭"); } }

定義測試類：

public class Test {public static void main(String[] args) { // 多態形式，創建對象 Animal a1 = new Cat(); // 調用的是 Cat 的 eat a1.eat(); // 多態形式，創建對象 Animal a2 = new Dog(); // 調用的是 Dog 的 eat a2.eat(); } }

1.3 多態的定義和前提

多態： 是指同一行為，具有多個不同表現形式。

從上面案例可以看出，Cat和Dog都是動物，都是吃這一行為，但是出現的效果（表現形式）是不一樣的。

前提【重點】

繼承或者實現【二選一】方法的重寫【意義體現：不重寫，無意義】父類引用指向子類對象【格式體現】父類類型：指子類對象繼承的父類類型，或者實現的父接口類型。1.4 多態的好處

實際開發的過程中，父類類型作為方法形式參數，傳遞子類對象給方法，進行方法的調用，更能體現出多態的擴展性與便利。代碼如下：

定義父類：

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

定義子類：

class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃魚"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨頭"); } }

定義測試類：

public class Test {public static void main(String[] args) { // 多態形式，創建對象 Cat c = new Cat(); Dog d = new Dog(); // 調用showCatEat showCatEat(c); // 調用showDogEat showDogEat(d); /* 以上兩個方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代 而執行效果一致 */ 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(); }}

由於多態特性的支持，showAnimalEat方法的Animal類型，是Cat和Dog的父類類型，父類類型接收子類對象，當然可以把Cat對象和Dog對象，傳遞給方法。

當eat方法執行時，多態規定，執行的是子類重寫的方法，那麼效果自然與showCatEat、showDogEat方法一致，所以showAnimalEat完全可以替代以上兩方法。

不僅僅是替代，在擴展性方面，無論之後再多的子類出現，我們都不需要編寫showXxxEat方法了，直接使用showAnimalEat都可以完成。從而實現了實現類的自動切換。

所以，多態的好處，體現在，可以使程序編寫的更簡單，並有良好的擴展。

1.5 多態的弊端

我們已經知道多態編譯階段是看左邊父類類型的，如果子類有些獨有的功能，此時多態的寫法就無法訪問子類獨有功能了。

class Animal{public void eat()｛ System.out.println("動物吃東西！") ｝}class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃魚"); } public void catchMouse() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨頭"); } }class Test{ public static void main(String[] args){ Animal a = new Cat(); a.eat(); a.catchMouse();//編譯報錯，編譯看左邊，Animal沒有這個方法 }}

1.6 引用類型轉換

1.6.1 為什麼要轉型

多態的寫法就無法訪問子類獨有功能了。

當使用多態方式調用方法時，首先檢查父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤。也就是說，不能調用子類擁有，而父類沒有的方法。編譯都錯誤，更別說運行了。這也是多態給我們帶來的一點"小麻煩"。所以，想要調用子類特有的方法，必須做向下轉型。

回顧基本數據類型轉換

自動轉換: 範圍小的賦值給範圍大的.自動完成:double d = 5;強制轉換: 範圍大的賦值給範圍小的,強制轉換:int i = (int)3.14多態的轉型分為向上轉型（自動轉換）與向下轉型（強制轉換）兩種。

1.6.2 向上轉型（自動轉換）

向上轉型：多態本身是子類類型向父類類型向上轉換（自動轉換）的過程，這個過程是默認的。 當父類引用指向一個子類對象時，便是向上轉型。 使用格式：父類類型 變量名 =new 子類類型();如：Animal a =newCat();

原因是：父類類型相對與子類來說是大範圍的類型，Animal是動物類，是父類類型。Cat是貓類，是子類類型。Animal類型的範圍當然很大，包含一切動物。所以子類範圍小可以直接自動轉型給父類類型的變量。

1.6.3 向下轉型（強制轉換）

向下轉型：父類類型向子類類型向下轉換的過程，這個過程是強制的。 一個已經向上轉型的子類對象，將父類引用轉為子類引用，可以使用強制類型轉換的格式，便是向下轉型。使用格式：

子類類型 變量名 =(子類類型) 父類變量名;如:Aniaml a =newCat(); Cat c =(Cat) a;

1.6.4 案例演示

當使用多態方式調用方法時，首先檢查父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤。也就是說，不能調用子類擁有，而父類沒有的方法。編譯都錯誤，更別說運行了。這也是多態給我們帶來的一點"小麻煩"。所以，想要調用子類特有的方法，必須做向下轉型。

轉型演示，代碼如下：

定義類：

abstract class Animal { abstract void eat(); } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃魚"); } public void catchMouse() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨頭"); } public void watchHouse() { System.out.println("看家"); } }

定義測試類：

public class Test {public static void main(String[] args) { // 向上轉型 Animal a = new Cat(); a.eat(); // 調用的是 Cat 的 eat // 向下轉型 Cat c = (Cat)a; c.catchMouse(); // 調用的是 Cat 的 catchMouse } }

1.6.5 轉型的異常

轉型的過程中，一不小心就會遇到這樣的問題，請看如下代碼：

public class Test {public static void main(String[] args) { // 向上轉型 Animal a = new Cat(); a.eat(); // 調用的是 Cat 的 eat // 向下轉型 Dog d = (Dog)a; d.watchHouse(); // 調用的是 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 ，類型轉換異常！這是因為，明明創建了Cat類型對象，運行時，當然不能轉換成Dog對象的。

1.6.6 instanceof關鍵字

為了避免ClassCastException的發生，Java提供了 instanceof 關鍵字，給引用變量做類型的校驗，格式如下：

變量名 instanceof 數據類型 如果變量屬於該數據類型或者其子類類型，返回true。如果變量不屬於該數據類型或者其子類類型，返回false。

所以，轉換前，我們最好先做一個判斷，代碼如下：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 向上轉型

Animal a = new Cat();

a.eat(); // 調用的是 Cat 的 eat

// 向下轉型

if (a instanceof Cat){

Cat c = (Cat)a;

c.catchMouse(); // 調用的是 Cat 的 catchMouse

} else if (a instanceof Dog){

Dog d = (Dog)a;

d.watchHouse(); // 調用的是 Dog 的 watchHouse

}

}

}