4.4 多态性

1. 多态概述

多态是面向对象思想中的一个非常重要的概念，在Java中，多态是指不同类的对象在调用同一个方法时表现出的多种不同行为。

例如，要实现一个动物叫声的方法，由于每种动物的叫声是不同的，因此可以在方法中接收一个动物类型的参数，当传入猫类对象时就发出猫类的叫声，传入犬类对象时就发出犬类的叫声。在同一个方法中，这种由于参数类型不同而导致执行效果不同的现象就是多态。

2. 多态类型

Java中多态主要有以下两种形式：

• 静态的多态，通过方法的重载实现。
• 动态的多态，又称对象的多态，通过方法的重写实现。

2.1 动态多态的前提

• 继承，在多态中必须存在有继承关系的子类和父类。

• 重写，子类对父类的方法进行重写。

• 父类引用指向子类对象。

2.2 多态的好处与弊端

• 好处，提高了程序的扩展性，定义方法使用父类型作为参数，在使用时用具体的子类型参与操作。
• 弊端，不能使用子类的特有功能。

2.3 多态形式

具体类多态、抽象类多态和接口多态。

3. 多态案例

• 案例需求

定义动物类抽象类Animal，定义其抽象方法shout()，方法用public修饰。

定义一个小猫类Cat，继承Animal类，在Cat类中覆盖Animal类中的方法shout()，输出“小猫喵喵叫”。

定义一个小狗类Dog，继承Animal类，在Dog类中覆盖Animal类中的方法shout()，输出“小狗汪汪叫”。

编写测试类，编写测试方法makeSound(Animal animal)，测试动物叫声。

• Animal类

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

• Cat类

public class Cat extends Animal{
    @Override
    public void shout() {
        System.out.println("小猫喵喵叫");
    }
}

• Dog类

public class Dog extends Animal{
    @Override
    public void shout() {
        System.out.println("小狗汪汪叫");
    }
}

• 测试类

public class TestDemo {
 
    @Test
    public void testSound(){
        //父类引用指向子类对象 测试小狗叫声
        Animal animal = new Dog();
        animal.shout();
 
        //父类引用指向子类对象 测试小猫叫声
        Animal animal2 = new Cat();
        animal2.shout();
    }
 
    /**
     * 测试动物叫声
     * @param animal
     */
    public void makeSound(Animal animal){
        animal.shout();
    }
}

4. 练习

• 案例需求

定义抽象类Shape，定义其抽象方法getArea()，方法用public修饰。

定义一个圆类Circle，继承Shape类，在Circle类中覆盖Shape类中的抽象方法getArea()，计算圆的面积。

定义一个正方形类Square，继承Shape类，在Square类中覆盖Shape类中的抽象方法getArea()，计算正方形的面积。

编写测试类，基于抽象类的多态，将每个图形的面积放到数组中，计算数组中所有图形的面积和。

• Shape抽象类

public abstract class Shape {
 
    public abstract double getArea();
 
}

• Circle类

public class Circle extends Shape{
 
    private double r;
 
    public Circle(double r){
        this.r = r;
    }
 
    @Override
    public double getArea() {
        return Math.PI * r * r;
    }
}

• Square类

public class Square extends Shape{
 
    private double r;
 
    public Square(double r){
        this.r = r;
    }
 
    @Override
    public double getArea() {
        return r * r;
    }
}

• 测试类

public class TestArea {
 
    /**
     * 求所有图形的面积和
     */
    @Test
    public void test(){
        Shape[] shapes = new Shape[2];
        shapes[0] = new Circle(1);
        shapes[1] = new Square(2);
        double sum = 0;
        for(Shape shape : shapes){
            sum += shape.getArea();
        }
        System.out.println("所有图形的面积和为：" + sum);
    }
 
}

5. instanceof关键字

Java中可以使用instanceof关键字判断一个对象是否是某个类（或接口）的实例，语法格式如下所示。

对象  instanceof  类（或接口）

上述语法格式中，如果“对象”是指定的类的实例对象，则返回true，否则返回false。

public class Animal {
 
}
public class Cat extends Animal {
 
}
public class Dog extends Animal {
 
}
public class TestDemo {
 
    @Test
    public void test(){
        Animal animal = new Animal();
        Dog dog = new Dog();
        Cat cat = new Cat();
 
        if (animal instanceof Animal) {
            System.out.println("animal 是 Animal 类型");
        } else {
            System.out.println("animal 不是 Animal 类型");
        }
 
        if (dog instanceof Animal) {
            System.out.println("dog 是 Animal 类型");
        } else {
            System.out.println("dog 不是 Animal 类型");
        }
 
        if (cat instanceof Animal) {
            System.out.println("cat 是 Animal 类型");
        } else {
            System.out.println("cat 不是 Animal 类型");
        }
    }
}