Java 三大特性 —— 多态

Java中多态性的实现

一、什么是多态

1.面向对象的三大特性：封装、继承、多态。从一定角度来看，封装和继承几乎都是为多态而准备的。这是我们最后一个概念，也是最重要的知识点。

2.多态的定义：指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。（发送消息就是函数调用）

3.实现多态的技术称为：动态绑定（dynamic binding），是指在执行期间判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。

4.多态的作用：消除类型之间的耦合关系。

5.现实中，关于多态的例子不胜枚举。比方说按下 F1 键这个动作，如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

多态存在的三个必要条件

1、要有继承；

2、要有重写；

3、父类引用指向子类对象。

二、多态的好处：

1.可替换性（substitutability）。多态对已存在代码具有可替换性。例如，多态对圆Circle类工作，对其他任何圆形几何体，如圆环，也同样工作。

2.可扩充性（extensibility）。多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如，在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上，很容易增添球体类的多态性。

3.接口性（interface-ability）。多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。如图8.3 所示。图中超类Shape规定了两个实现多态的接口方法，computeArea()以及computeVolume()。子类，如Circle和Sphere为了实现多态，完善或者覆盖这两个接口方法。

4.灵活性（flexibility）。它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。

5.简化性（simplicity）。多态简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。

Java中多态的实现方式：接口实现，继承父类进行方法重写，同一个类中进行方法重载。

下面是个经典例子：

[java]  view plain  copy

 

1. /* 
2. 对象的多态性：动物 x = new 猫(); 
3. 函数的多态性：函数重载、重写 
4.  
5. 1、多态的体现 
6.         父类的引用指向了自己的子类对象 
7.         父类的引用也可以接收自己的对象 
8. 2、多态的前提 
9.         必须是类与类之间只有关系，要么继承或实现 
10.         通常还有一个前提，存在覆盖 
11. 3、多态的好处 
12.         多态的出现大大的提高了程序的扩展性 
13. 4、多态的弊端 
14.         只能使用父类的引用访问父类的成员 
15. 5、多态的应用 
16.  
17. 6、注意事项 
18. */  
19.   
20. /* 
21. 需求： 
22. 猫，狗。 
23. */  
24.   
25. abstract class Animal  
26. {  
27.     abstract void eat();  
28. }  
29.   
30. class Cat extends Animal  
31. {  
32.     public void eat()  
33.     {  
34.         System.out.println("吃鱼");  
35.     }  
36.     public void catchMouse()  
37.     {  
38.         System.out.println("抓老鼠");  
39.     }  
40. }  
41.   
42. class Dog extends Animal  
43. {  
44.     public void eat()  
45.     {  
46.         System.out.println("吃骨头");  
47.     }  
48.     public void kanJia()  
49.     {  
50.         System.out.println("看家");  
51.     }  
52. }  
53.   
54. class DuoTaiDemo  
55. {  
56.     public static void main(String[] args)  
57.     {  
58.         function(new Cat());  
59.         function(new Dog());  
60.           
61.         Animal a = new Cat();//向上转型  
62.         a.eat();  
63.           
64.         Cat c = (Cat)a;//向下转型  
65.         c.catchMouse();  
66.           
67.           
68.     }  
69.       
70.     public static void function(Animal a)  
71.     {  
72.         a.eat();  
73.         //用于子类型有限  
74.         //或判断所属类型进而使用其特有方法  
75.         if(a instanceof Cat)  
76.         {  
77.             Cat c = (Cat)a;  
78.             c.catchMouse();  
79.         }  
80.         else if(a instanceof Dog)  
81.         {  
82.             Dog c = (Dog)a;  
83.             c.kanJia();  
84.         }  
85.     }     
86. }     

执行结果为：

[java]  view plain  copy

 

1. 吃骨头  
2. 看家  
3. 吃鱼  
4. 抓老鼠  

在上面的实例中，我们看到两个名词“向上转型”和“向下转型”，我们要理解多态，就必须要明白什么是“向上转型”及“向下转型”。

在继承中我们简单介绍了向上转型，这里就在啰嗦下：在上面的喝酒例子中，Animal是父类，Cat 和 Dog是子类。我们定义如下代码：

        Animal  a = new  Dog();

       在这里我们这样理解，这里定义了一个 Animal 类型的a，它指向 Dog 对象实例。由于Dog 是继承 Animal，所以 Dog 可以自动向上转型为Animal，所以 a 是可以指向Dog 实例对象的。这样做存在一个非常大的好处，在继承中我们知道子类是父类的扩展，它可以提供比父类更加强大的功能，如果我们定义了一个指向子类的父类引用类型，那么它除了能够引用父类的共性外，还可以使用子类强大的功能。

       但是向上转型存在一些缺憾，那就是它必定会导致一些方法和属性的丢失，而导致我们不能够获取它们。所以父类类型的引用可以调用父类中定义的所有属性和方法，却不能调用子类中的方法和属性。 

       若我们向调用子类中的方法怎么办呢？这就利用到了“向下转型”，在代码中的体现就是：

[java]  view plain  copy

 

1. Cat c = (Cat)a;//向下转型  
2. c.catchMouse();  

总结如下：

      指向子类的父类引用由于向上转型了，它只能访问父类中拥有的方法和属性，而对于子类中存在而父类中不存在的方法，该引用是不能使用的，尽管是重载该方法。若子类重写了父类中的某些方法，在调用该些方法的时候，必定是使用子类中定义的这些方法（动态连接、动态调用）。