• java继承与多态——多态

    文章目录

    1. 多态

    1.1 多态的概念

    多态就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同 的状态。

    例如不同的动物吃的食物不一样。



    不同的交通工具速度不一样

    1.2 多态的实现条件

    要实现多态，必须要满足如下几个条件：

    • 必须在继承体系下
    • 子类必须要对父类中方法进行重写
    • 通过父类的引用调用重写的方法

    多态体现：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法。

    class Animals {
    public String name;
    public int age;
    public Animals(String name, int age ) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃饭");
    }
}

class Cat extends Animals{
    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃饭");
    }
}

class Dog extends Animals{
    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        //与父类的eat方法构成重写
        System.out.println(name + "吃饭");
    }
}

public class Test {
    public static void eat(Animals animals) {
        animals.eat();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("大黄", 6);
        Cat cat = new Cat("小黑", 6);
        eat(dog);
        eat(cat);
    }
}

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    在编写 eat 这个方法的时候, 参数类型为 Animal (父类), 此时在该方法内部并不知道, 也不关注当前的 animals 引用指向的是哪个类型(哪个子类)的实例。此时 animals 这个引用调用 eat方法可能会有多种不同的表现(和 animals 引用的实例相关), 这种行为就称为多态。

    1.3 重写

    重写(override)：也称为覆盖。重写是子类对父类非静态、非private修饰，非final修饰，非构造方法等的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！


    【方法重写的规则】

    • 子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致： 返回值类型、方法名 (参数列表) 要完全一致。
    • 被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的。
    • 访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方法就不能声明为 protected。
    • 父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。
    • 重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定.，有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验.。例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet)，那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写。


    【重写与重载的区别】


    重写方法名和参数都一样。

    class Animals {
    public String name;
    public int age;

    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃饭");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "睡觉");
    }
    public void play() {
        System.out.println(name + "做游戏");
    }
}

class Cat extends Animals{
    public Boolean LoveClean;//爱干净

    public void catchMouse() {
        System.out.println(name + "抓老鼠");
    }
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃饭");//与父类的eat方法构成重写
    }
}

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    重载方法名相同，参数不同。

    class Cat{
    public String name = "小黑";
    
    public void catchMouse() {
        System.out.println("抓老鼠");
    }
    public void catchMouse(String name) {//构成重载
        
    }
}

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    静态绑定： 也称为前期绑定(早绑定)，即在编译时，根据用户所传递实参类型就确定了具体调用那个方法。典型代表函数重载。

    动态绑定： 也称为后期绑定(晚绑定)，即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体调用那个类的方法。

    1.4 向上转型和向下转型

    1.4.1 向上转型

    向上转型：实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用。

    语法格式：父类类型 对象名 = new 子类类型()

    Aniamls animals = new Dog("大黄", 7);

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    向上转型的使用场景：

    • 直接赋值
    • 方法传参
    • 方法返回
    class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public Animal(String name, int age ) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃食物");
    }
}

class Cat extends Animals {
    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃食物");
    }
}

class Dog extends Animals {
   
    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        //与父类的eat方法构成重写
        System.out.println(name + "吃食物");
    }
}

public class TestAniamls {
    // 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象
    public static void eat(Animals animals) {
        animals.eat();
    }
    //作返回值：返回任意子类对象
    public static Animals byAnimals(String var) {
        if ("小狗狗".equals(var)) {
            return new Dog("小狗狗", 1);
        } else if ("小猫猫".equals(var)) {
            return new Cat("小猫猫", 1);
        }else {
            return null;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //直接赋值：子类对象赋值给父类对象
        Animals cat = new Cat("小黑", 7);
        Dog dog = new Dog("大黄", 6);
        eat(cat);
        eat(dog);

    }
}

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    向上转型的优点：让代码实现更简单灵活。

    向上转型的缺陷：不能调用到子类特有的方法。

    1.4.2 向下转型

    将父类引用再还原为子类对象，即向下转型。

    向下转型不安全。


    因为猫和狗是动物，向上转型安全；但是动物不一定是猫或者狗，所以不安全。

    class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public Animal(String name, int age ) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃食物");
    }
}

class Cat extends Animal {
    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    public void catchMouse() {
        System.out.println(name + "抓老鼠");
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(name + "吃食物");
    }
}

class Dog extends Animal {

    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    public void brak() {
        System.out.println(name + "汪汪叫");
    }
    @Override
    public void eat() {
        //与父类的eat方法构成重写
        System.out.println(name + "吃食物");
    }
}

public class TestAnimals {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat("小黑", 7);
        Cat cat = (Cat)animal;//向下转型
        cat.catchMouse();
    }
}

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    Dog类当中没有抓老鼠这一方法，引用的话会报错。

    //部分代码
public class TestAnimals {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog("大黄", 7);
        Cat cat = (Cat)animal;//向下转型
        cat.catchMouse();
    }
}

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    如果想要避免运行后报错，可以使用 instanceof关键字。

    public class TestAnimals {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog("大黄", 7);
        if (animal instanceof Cat) {
            Cat cat = (Cat)animal;//向下转型
            cat.catchMouse();
        }
    }
}

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    如果反生错误的话会返回一个 flase。

    1.5 多态的优缺点


    先来看一段代码：

    一个用来画三种图形的代码

    package demo1;

class Graph {
    public void draw() {
        System.out.println("画图形");
    }
}

class Rectangle extends Graph{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画矩形!");
    }
}

class Cycle extends Graph{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画圆!");
    }
}

class Triangle extends Graph{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画三角形!");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Graph graph1 = new  Rectangle();
        graph1.draw();
        Graph graph2 = new Cycle();
        graph2.draw();
        Graph graph3 = new Triangle();
        graph3.draw();
    }
}

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    利用多态来进行优化：

    package demo1;


class Graph {
    public void draw() {
        System.out.println("画图形");
    }
}

class Rectangle extends Graph{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画矩形!");
    }
}

class Cycle extends Graph{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画圆!");
    }
}

class Triangle extends Graph{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画三角形!");
    }
}

public class Test {
    public static void drawMap(Graph graph) {
        graph.draw();
    }

    public static void main(String[] args) {
        drawMap(new Rectangle());
        drawMap(new Cycle());
        drawMap(new Triangle());
    }
}

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    同样的drawMap方法，在做着不同的事情，说明这是一个多态。


    多态使代码变得简洁了。

    【使用多态的好处】

    1. 能够降低代码的 “圈复杂度”, 避免使用大量的 if - else。
    2. 如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低。

    在上面的代码中如果先要实现新的类直接添加就可以了。

    //部分代码
class Apple extends Graph{
    public void draw() {
        System.out.println("画苹果!");
    }
}

public class Test {
    public static void drawMap(Graph graph) {
        graph.draw();
    }

    public static void main(String[] args) {
        drawMap(new Rectangle());
        drawMap(new Cycle());
        drawMap(new Triangle());
        drawMap(new Apple());
    }
}

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    这里可以说明使用多态后，改动也比较方便。

    1.6 避免在构造方法中调用重写的方法


    先来看一段代码

    package demo1;

class B {
    public B() {
// do nothing
        func();
    }
    public void func() {
        System.out.println("B.func()");
    }
}
class D extends B {
    private int num = 1;
    @Override
    public void func() {
        System.out.println("D.func() " + num);
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        D d = new D();
    }
}

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    这段代码也该是会输出 D.func() 1。


    但是结果却是：



    说明一开始num就没有被初始化为1。

    • 构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法。
    • B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的func。
    • 此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0. 如果具备多态性，num的值应该是1。
    • 所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法。

    结论:

    “用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”, 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_63033419/article/details/126451533