【Java】Java学习（十五）—— 多态
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第二十八部分 多态
28.1 概述
- 定义： 同一行为，具有多个不同表现形式。
- 前提
- 继承或者实现【二选一】
- 方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
- 父类引用指向子类对象【格式体现】
28.2 多态的格式与使用
- 格式
父类名称 对象名 = new 子类名称();接口名称 对象名 = new 实现类名称();
定义父类
public class Fu {
public void method() {
System.out.println("父类方法");
}
public void methodFu() {
System.out.println("父类特有方法");
}
}
定义子类
public class Zi extends Fu {
@Override
public void method() {
System.out.println("子类方法");
}
}
定义测试类
public class Demo01Multi {
public static void main(String[] args) {
// 使用多态的写法
// 左侧父类的引用，指向了右侧子类的对象
Fu obj = new Zi();
obj.method(); // 子类方法
obj.methodFu(); // 父类特有方法
}
}
28.3 多态中成员变量和成员方法的使用
- 成员变量： 编译看左边，运行还看左边。
- 成员方法： 编译看左边，运行看右边。
定义父类
public class Fu /*extends Object*/ {
int num = 10;
public void showNum() {
System.out.println(num);
}
public void method() {
System.out.println("父类方法");
}
public void methodFu() {
System.out.println("父类特有方法");
}
}
定义子类
public class Zi extends Fu {
int num = 20;
int age = 16;
@Override
public void showNum() {
System.out.println(num);
}
@Override
public void method() {
System.out.println("子类方法");
}
public void methodZi() {
System.out.println("子类特有方法");
}
}
定义测试类
public class DemoMultiField {
public static void main(String[] args) {
// 使用多态的写法，父类引用指向子类对象
Fu obj = new Zi();
System.out.println(obj.num); // 父：10
// System.out.println(obj.age); // 错误写法！
System.out.println("=============");
// 子类没有覆盖重写，就是父：10
// 子类如果覆盖重写，就是子：20
obj.showNum();
obj.method(); // 父子都有，优先用子
obj.methodFu(); // 子类没有，父类有，向上找到父类
// 编译看左边，左边是Fu，Fu当中没有methodZi方法，所以编译报错。
// obj.methodZi(); // 错误写法！
}
}
28.4 多态的好处
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。
28.5 引用类型转换
28.5.1 向上转型
- 定义： 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。向上转型一定是安全的，正确的。但对象一旦向上转型为父类，那么就无法调用子类原本特有的内容。
- 格式：
父类类型 变量名 = new 子类类型();
28.5.2 向下转型
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。
-
定义： 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。
-
格式：
子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
28.5.3 例子
定义父类
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
定义子类
public class Cat extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("猫吃鱼");
}
// 子类特有方法
public void catchMouse() {
System.out.println("猫抓老鼠");
}
}
定义子类
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("狗吃SHIT");
}
public void watchHouse() {
System.out.println("狗看家");
}
}
定义测试类
public class DemoMain {
public static void main(String[] args) {
// 对象的向上转型，就是：父类引用指向子类对象。
Animal animal = new Cat(); // 本来创建的时候是一只猫
animal.eat(); // 猫吃鱼
// animal.catchMouse(); // 错误写法！
// 向下转型，进行“还原”动作
Cat cat = (Cat) animal;
cat.catchMouse(); // 猫抓老鼠
// 下面是错误的向下转型
// 本来new的时候是一只猫，现在非要当做狗
// 错误写法！编译不会报错，但是运行会出现异常：
// java.lang.ClassCastException，类转换异常
// Dog dog = (Dog) animal;
}
}
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，格式如下：对象 instanceof 类名称。如果变量属于该数据类型，返回true。 如果变量不属于该数据类型，返回false。
重新定义测试类
public class DemoInstanceof {
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Dog(); // 本来是一只狗
animal.eat(); // 狗吃SHIT
// 如果希望掉用子类特有方法，需要向下转型
// 判断一下父类引用animal本来是不是Dog
if (animal instanceof Dog) {
Dog dog = (Dog) animal;
dog.watchHouse();
}
// 判断一下animal本来是不是Cat
if (animal instanceof Cat) {
Cat cat = (Cat) animal;
cat.catchMouse();
}
giveMeAPet(new Dog());
}
public static void giveMeAPet(Animal animal) {
if (animal instanceof Dog) {
Dog dog = (Dog) animal;
dog.watchHouse();
}
if (animal instanceof Cat) {
Cat cat = (Cat) animal;
cat.catchMouse();
}
}
}
28.6 接口多态的综合案例
28.6.1 笔记本电脑
笔记本电脑（laptop）通常具备使用USB设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口， 但具体是什么USB设备，笔记本厂商并不关心，只要符合USB规格的设备都可以。 定义USB接口，具备基本的开启功能和关闭功能。鼠标和键盘要想能在电脑上使用，那么鼠标和键盘也必须遵守USB规范，实现USB接口，否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。
28.6.2 分析
进行描述笔记本类，实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘
- USB接口，包含开启功能、关闭功能
- 笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
- 鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法
- 键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法
28.6.3 实现
定义USB接口
public interface USB {
public abstract void open(); // 打开设备
public abstract void close(); // 关闭设备
}
定义鼠标类
// 鼠标就是一个USB设备
public class Mouse implements USB {
@Override
public void open() {
System.out.println("打开鼠标");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("关闭鼠标");
}
public void click() {
System.out.println("鼠标点击");
}
}
定义键盘类
// 键盘就是一个USB设备
public class Keyboard implements USB {
@Override
public void open() {
System.out.println("打开键盘");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("关闭键盘");
}
public void type() {
System.out.println("键盘输入");
}
}
定义笔记本类
public class Computer {
public void powerOn() {
System.out.println("笔记本电脑开机");
}
public void powerOff() {
System.out.println("笔记本电脑关机");
}
// 使用USB设备的方法，使用接口作为方法的参数
public void useDevice(USB usb) {
usb.open(); // 打开设备
if (usb instanceof Mouse) { // 一定要先判断
Mouse mouse = (Mouse) usb; // 向下转型
mouse.click();
} else if (usb instanceof Keyboard) { // 先判断
Keyboard keyboard = (Keyboard) usb; // 向下转型
keyboard.type();
}
usb.close(); // 关闭设备
}
}
定义测试类
public class DemoMain {
public static void main(String[] args) {
// 首先创建一个笔记本电脑
Computer computer = new Computer();
computer.powerOn();
// 准备一个鼠标，供电脑使用
// 首先进行向上转型
USB usbMouse = new Mouse(); // 多态写法
// 参数是USB类型，正好传递进去的就是USB鼠标
computer.useDevice(usbMouse);
// 创建一个USB键盘
Keyboard keyboard = new Keyboard(); // 没有使用多态写法
// 方法参数是USB类型，传递进去的是实现类对象
computer.useDevice(keyboard); // 正确写法！也发生了向上转型
// 使用子类对象，匿名对象，也可以
// computer.useDevice(new Keyboard()); // 也是正确写法
computer.powerOff();
System.out.println("==================");
// 上面原理类似于下面的基本数据类型转换
method(10.0); // 正确写法，double --> double
method(20); // 正确写法，int --> double
int a = 30;
method(a); // 正确写法，int --> double
}
public static void method(double num) {
System.out.println(num);
}
}
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