Java中多态的介绍

7.多态

7.1.概念

生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

7.2.定义

是指同一行为，具有多个不同表现形式。
实现多态的前提：
1. 类继承或者接口实现【二选一】
2. 方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
3. 父类引用指向子类对象【格式体现】

7.3.多态的格式

//父类类型 变量名 = new 子类对象；
    //父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。
//变量名.方法名();
Fu f = new Zi();
f.method();

当使用多态方式调用方法时，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，执行的是子类重写后方法。

当使用多态方式调用变量时，首先检查子类中是否有该变量，如果没有，则向上找；如果还没有，则编译报错。

即：对于成员方法：编译看左边，运行看右边。
    对于成员变量：编译看左边，运行也看左边。

7.4.多态的优点

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展性与便利。

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

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

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式，创建对象
        Cat c = new Cat();
        Dog d = new Dog();

        // 调用showCatEat
        showCatEat(c);
        // 调用showDogEat
        showDogEat(d);
        //以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代而执行效果一致
        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();
    }
}

由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，当然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。
当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致，所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。
不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用showAnimalEat都可以完成。

所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

7.5.多态的函数与变量输出问题

class Father{
    int a = 10;
    final int b = 100;
    static final int c = 1000;

    public void test(){
        System.out.println("Father");
    }
    public void testFather(){
        System.out.println("Only Father");
    }
}

class Son extends Father{
    int a = 20;
    final int b = 200;
    static final int c = 2000;
    int aa = 20000;

    public void test(){
        System.out.println("Son");
    }
    public void testSon(){
        System.out.println("Only Son");
    }
}

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Father f = new Son();

        System.out.println(f.a);  //10
        System.out.println(f.b);  //100
        System.out.println(f.c);  //1000
        //System.out.println(f.aa);  //报错
        System.out.println("----------");

        Son s = new Son();

        System.out.println(s.a);  //20
        System.out.println(s.b);  //200
        System.out.println(s.c);  //2000
        System.out.println(s.aa);  //20000
        System.out.println("----------");

        //f.testSon();  //报错
        f.test();  //Son
        f.testFather();  //Only Father

        System.out.println("----------");

        s.test();  //Son
        s.testSon();  //Only Son
        s.testFather();  //Only Father
    }
}

//输出结果：
    10
    100
    1000
    ----------
    20
    200
    2000
    20000
    ----------
    Son
    Only Father
    ----------
    Son
    Only Son
    Only Father

7.6.类型转换

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。

当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。
```
父类类型 变量名 = new 子类类型();
如：Animal a = new Cat();
```
向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。

一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。
```
子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如:Cat c =(Cat) a;
```
为什么要转型

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法。

编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点”小麻烦”。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

abstract class Animal {
    abstract void eat();
}

class Cat extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
    public void catchMouse() {
        System.out.println("抓老鼠");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃骨头");
    }
    public void watchHouse() {
        System.out.println("看家");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal a = new Cat();
        a.eat();
        // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型
        Cat c = (Cat)a;
        c、.catchMouse();
        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
    }
}

7.7.转型异常

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal a = new Cat();
        a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
        // 向下转型
        Dog d = (Dog)a;
        d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【编译不报错但运行报错】
    }
}

为了避免ClassCastException的发生，Java提供了 instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal a = new Cat();
        a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
        // 向下转型
        if (a instanceof Cat){
            Cat c = (Cat)a;
            c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
        } else if (a instanceof Dog){
            Dog d = (Dog)a;
            d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse
        }
    }
}