Java面向对象三大基本特征之多态
多态性是面向对象编程的又一个重要特征，那么多态是什么呢？
一、多态的概念
1.概念：多态是指在父类中定义的属性和方法被子类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为，这使得同一个属性或方法在父类及其各个子类中具有不同的含义。
2.多态现实意义的理解：多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力；多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作。
（1）现实事物经常会体现出多种形态，如学生，学生是人的一种，则一个具体的同学张三既是学生也是人，即出现两种形态。
（2）Java作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如Student类继承了Person类，一个Student的对象便既是Student，又是Person。
二、多态的使用
1.多态的使用前提：
java实现多态有 3 个必要条件：继承、重写和向上转型。
（1）继承：在多态中必须存在有继承关系的子类和父类。
（2）方法重写：子类对父类中某些方法进行重新定义，在调用这些方法时就会调用子类的方法。
（3）向上转型：在多态中需要将子类的引用赋给父类对象，只有这样该引用才既能可以调用父类的方法，又能调用子类的方法。即父类引用变量可以指向子类对象。
父类类型 变量名=new 子类类型();
2.示例：接下来我们用代码来帮助理解
父类：Animal类
public class Animal {
public String name;
public int health;//健康值
public int love;//亲密度
public Animal() {//无参构造
super();
}
public Animal(String name, int health, int love) {//有参构造
super();
this.name = name;
this.health = health;
this.love = love;
}
//定义一个方法
public void test(){
System.out.println("我是Animal类中的test()方法");
}
}子类：Cat类
public class Cat extends Animal {
public String color;//颜色
public Cat() {
super();
}
public Cat(String name, int health, int love, String color) {
super(name, health, love);
this.color = color;
}
// 重写Animal类中的test()方法
public void test() {
System.out.println("我是Cat类中的test()方法");
}
public void play(){
System.out.println("我是Cat类中的play()方法");
}
}子类：Dog类
public class Dog extends Animal {
public String strain;//种类
public Dog() {
super();//调用父类Animal类中的无参构造方法
}
public Dog(String name, int health, int love, String strain) {
super(name, health, love);//调用父类Animal类中的有参构造方法
this.strain = strain;
}
//重写Animal类中的test()方法
public void test(){
System.out.println("我是Dog类中的test()方法");
}
public void eat(){
System.out.println("我是Dog类中的eat()方法");
}
}测试：Test类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建Dog类对象
Dog dog = new Dog("旺财", 100, 100, "金毛");
dog.test();
//创建Cat类对象
Cat cat = new Cat("Tom", 100, 99, "蓝色");
cat.test();
System.out.println("--------------------------");
//多态：同一个父类引用，指向不同的子类实例，执行不同的操作。方法重写是实现多态的前提
//向上转型（自动类型转换）：父类的引用指向子类的实例（对象）
Animal animal = new Dog("来福", 100, 98, "泰迪");
animal.test();
//eat()方法是Dog类中独有的方法、父类引用无法直接调用子类中特有的方法，如果父类引用需要使用子类中独有的的方法，需要将父类引用强制类型转换为子类
// animal.eat();
//向下转型（强制类型转换）：子类的引用指向父类的引用
Dog dog2=(Dog)animal;
dog2.eat();
animal = new Cat("加菲猫", 85, 88, "黄色");
animal.test();
//play()方法是Cat类中独有的方法，父类引用无法直接调用子类中特有的方法，如果父类引用需要使用子类中独有的的方法，需要将父类引用强制类型转换为子类
// animal.play();
//在向下转型过程中，容易出现类型转换异常ClassCastException，将父类引用转换成了其它的子类对象，所以在转换之前需要对父类引用类型进行判断
// Dog cat2 =(Dog)animal;
if(animal instanceof Dog){
Dog dog3 =(Dog)animal;
dog3.eat();
}else if(animal instanceof Cat){
Cat cat3 =(Cat)animal;
cat3.play();
}
}
}结果：
由上述代码我们可以看到，创建了一个Animal引用指向Dog类实例，然后使用animal引用调用test()方法，实际上调用的却是Dog类中的test（）方法，这就是多态的一种应用;
三、Java中实现和使用多态的主要方式：
1.使用父类作为方法的形参：
示例：
父类：Animal类
public class Animal {
private String name;
private int health;//健康值
private int love;
public Animal() {
super();
}
public Animal(String name, int health, int love) {
super();
this.name = name;
this.health = health;
this.love = love;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getHealth() {
return health;
}
public void setHealth(int health) {
this.health = health;
}
public int getLove() {
return love;
}
public void setLove(int love) {
this.love = love;
}
//定义一个方法实现Animal看病
public void lookDoctor(){
System.out.println("我是Animal类中看病的lookDoctor()方法");
}
}子类：Cat类
public class Cat extends Animal {
private String color;
public Cat() {
super();
}
public Cat(String name, int health, int love, String color) {
super(name, health, love);
this.color = color;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
//重写Animal类中的lookDoctor()方法
@Override
public void lookDoctor() {
System.out.println("猫生病了，打针和吃药.....");
this.setHealth(85);
}
}子类：Dog类
public class Dog extends Animal {
private String strain;
public Dog() {
super();//调用父类Animal类中的无参构造方法
}
public Dog(String name, int health, int love, String strain) {
super(name, health, love);//调用父类Animal类中的有参构造方法
this.strain = strain;
}
public String getStrain() {
return strain;
}
public void setStrain(String strain) {
this.strain = strain;
}
//重写Animal类中的lookDoctor()方法
@Override
public void lookDoctor() {
//健康值小于60的时候
System.out.println("狗生病了，打针.......");
this.setHealth(70);
}
}子类：Penguin类
public class Penguin extends Animal {
private char sex;
public Penguin() {
super();
}
public Penguin(String name, int health, int love, char sex) {
super(name, health, love);
this.sex = sex;
}
public char getSex() {
return sex;
}
public void setSex(char sex) {
this.sex = sex;
}
// 重写Animal类中的lookDoctor()方法
@Override
public void lookDoctor() {
// 健康值小于60的时候
System.out.println("企鹅生病了，吃药.......");
this.setHealth(75);
}
}主人类：Master类
public class Master {
//定义给Animal对象看病的方法
public void cure(Animal animal){
//animal对象健康值小于60的时候需要看病
if(animal.getHealth()<60){
animal.lookDoctor();
}
}
}测试类：Test类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Master master = new Master();
//创建Dog类对象
Dog dog1 = new Dog("旺财", 30, 99, "藏獒");
System.out.println(dog1.getHealth());
//调用方法原则一：方法需要什么类型的参数就需要给什么类型的参数---》方法需要什么类型的参数就需要给什么类型的参数（包括其子类）
master.cure(dog1);
System.out.println(dog1.getHealth());
System.out.println("----------------");
//创建Penguin类对象
Penguin penguin1 = new Penguin("QQ", 45, 90, '母');
System.out.println(penguin1.getHealth());
master.cure(penguin1);
System.out.println(penguin1.getHealth());
System.out.println("----------------");
Animal animal = new Dog("来福", 20, 100, "拉布拉多");
System.out.println(animal.getHealth());
master.cure(animal);
System.out.println(animal.getHealth());
System.out.println("---------------------------------");
animal = new Penguin("QQ", 50, 92, '公');
System.out.println(animal.getHealth());
master.cure(animal);
System.out.println(animal.getHealth());
}
}
结果：
可以看到在Master类中将Animal类对象作为一个形参，来进行方法的调用；
2.使用父类作为方法的返回值：
父类：Animal类
public abstract class Animal {
//定义一个动物叫的方法
public abstract void shout();
}子类：Cat类
public class Cat extends Animal {
@Override
public void shout() {
System.out.println("喵喵喵");
}
}
子类：Dog类
public class Dog extends Animal {
@Override
public void shout() {
System.out.println("汪汪汪");
}
}主人类：Master类
public class Master {
//将父类Animal作为方法的形参使用，是多态的使用方式之一
//定义一个方法：实现让动物叫
public void letShout(Animal animal){
animal.shout();
}
//将父类Animal作为方法的返回值，也是多态的使用方式之一
public Animal giveAnimal(String type){
Animal animal = null;
if(type.equals("狗")){
animal = new Dog();
}else{
animal = new Cat();
}
return animal;
}
}测试类：Test类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Master master = new Master();
// Animal是抽象类。不能直接实例化，可以使用多态的形式，将animal引用指向子类实例
// Animal animal = new Animal();
Animal animal = new Dog();
master.letShout(animal);
animal = new Cat();
master.letShout(animal);
System.out.println("-----------------------");
//赠送动物
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("你想要什么动物？(猫/狗)");
String pet =sc.next();
Animal ani=master.giveAnimal(pet);
ani.shout();
}
}可以看到Master类中父类Animal类作为方法的返回值。
四、多态的必要性
使用多态的好处：
1.提高了代码的可维护性
2.可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。
五、多态的局限性
1.当父类引用指向子类对象时，父类引用是不能直接调用子类特有的方法的。需要向下转型（强制类型转换）。
向下转型（强制类型转换）格式：
父类类型 父类对象引用=new 子类类型();//向上转型（自动类型转换）：父类的引用指向子类的实例（对象
子类类型 子类对象引用=（子类类型）父类对象引用；//向下转型（强制类型转换）：子类的引用指向父类的引用
向下转换后才能调用子类特有的方法。
2.同时，在向下转型的过程中，容易出现类型转换异常ClassCastException，将父类引用转换成了其它的子类对象，所以在转换之前需要对父类引用类型进行判断
这时就需要用到instanceof关键字进行判断
if(animal instanceof Dog){
Dog dog =(Dog)animal;
dog.eat();//Dog类中独有方法
}else if(animal instanceof Cat){
Cat cat =(Cat)animal;
cat.play();//Cat类中独有方法
}
注意：使用instanceof时，对象的类型必须和instanceof后面的参数所指定的类在继承上有上下级关系。