「JavaSE」类和对象3

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多态

概念：对于同一个行为，不同的对象去做，会产生不同的状态
比如对于吃这个行为，狗这个对象去做的话就是吃狗粮；猫去做的话就是吃猫粮
再比如，对于景区买票这个行为，学生去做的话就是买学生票；儿童去做的话就是买儿童票；成人去做的话就是买成人票

java中的多态指同一个方法可以根据接收的不同参数类型，产生不同的行为
要实现多态，必须同时满足以下几个条件：

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

下面对这些条件一一讲解

重写

在继承关系上，如果满足：

• 方法名一样
• 方法的参数列表一样

那我们就说这两个方法之间的关系是重写
举个例子：

public class Animal {
   public String name;
   public int age;
   public void eat() {
       System.out.println(name+"正在吃饭");
   }
}

public class Dog extends Animal{
   public String color;
   @Override
   public void eat() {
       System.out.println(name+"在吃狗粮");
   }
}

父类中有一个eat方法，而子类中也有一个，不同点在于它们所吃的东西不同（一个吃饭、一个吃狗粮）

重写的规则：

• 被重写的父类方法不能被private、final修饰，并且不是构造方法、静态方法
• 被重写的方法返回值类型可以不同，但必须具有父子关系
• 子类方法的访问权限不能低于父类中被重写方法的访问权限。比如父类方法被public修饰，那子类中重写的方法就不能声明为 protected
• 重写的方法可以使用 @Override 注解来显式指定，它能帮我们进行校验，确保顺利重写

重写和重载的区别：

向上转型&向下转型

一、向上转型
创建一个子类对象，但是用父类引用来引用它
语法格式：父类类型 对象名 = new 子类类型()

Animal animal = new Cat("Mimi",1);

Animal是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是从小范围向大范围的转换（子类是小范围，父类是大范围，这就类似隐式类型转换），安全性很好

常见的可以发生向上转型的场景：

1. 直接赋值
   这个就是刚才上面所举的例子

2. 方法传参
   形参为父类引用，可以接收任意子类对象

public static void eat(Animal a){
	a.eat();
}

public static void main(String[] args) {
	Cat cat = new Cat("Mimi",1);
	eat(cat);
}

3. 作为返回值返回
   方法的返回类型为父类类型，返回任意子类对象

public Animal func() {
    Dog dog = new Dog();
    return dog;
}

向上转型可以提高代码的灵活性、通用性，比如说有一个方法的参数类型是Animal类，那它就可以接收Dog类、Cat类、Bird类等实参，而且根据传递的对象的类型，确定要使用哪个对象的具体表现（比如传Dog类就表现出跑的动作，而传Bird类就表现出飞的动作），这就是我们所讲的多态

二、向下转型
将一个子类对象向上转型之后，它不能调用子类特有的属性、方法，但有时候可能需要调用子类特有的方法，所以将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转型
简而言之就是：父类强制类型转换之后给子类。从谁转型上来的，就转下去成为谁

但是向下转型不太安全，因为需要进行强制类型转换，如果转换后的类型与向上转型之前子类对象类型不一致的话，运行时就会抛异常
举个例子，比如我想让狗喵喵叫，这肯定是不行的

    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();
        Animal animal1 = new Dog();
        Dog dog = new Dog();
        dog = (Dog)animal1;  //向下转型成功
        dog = (Cat)animal;    //转换失败，因为animal不是由Cat类型向上转型得到的
        dog.mew();
    }

为了防止报错，可以在向下转型之前使用关键字instanceof进行检验
o1 instanceof o2
instanceof可以用来判断o1是否是o2或者o2子类实例化的对象，如果是，返回true；反之返回false

而对于第三个条件：通过父类的引用调用重写的方法。其实你会发现只要满足前面两个条件，那第三个条件肯定也满足了
满足三个条件之后，就会发生动态绑定，它是多态的基础。而有动态绑定，那自然也有静态绑定，下面对这两个概念进行解析

静态绑定&动态绑定

1. 静态绑定

在编译阶段就确定要调用哪个函数

    int add(int x,int y) {
        return x+y;
    }
    int add(int x,int y,int z) {
        return x+y+z;
    }

比如上面两个add方法构成重载，在编译阶段根据所传参数个数就能确定要调用哪个add方法

2. 动态绑定
   当一个父类的引用指向一个子类的对象时，可以通过父类的引用调用子类重写的方法。这种情况下，Java会根据对象的实际类型来决定调用哪个方法，这就是动态绑定

动态绑定是在程序运行期间才确定要调用哪个方法

    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog("圆圆",19);
        animal.eat();
    }

当调用一个方法时，编译器会根据引用的类型来确定要调用的方法，所以在编译阶段，调用的还是Animal的eat方法（通过汇编可以观察到）
但是程序运行时，实际上被调用的方法是由引用所指向的对象的类型决定的，所以我们看到运行结果是调用Dog的eat方法

多态的利弊

多态的好处：

• 能够简化代码，避免使用大量的 if - else
  比如要写一个类来打印不同的图案（○、△、❀），如果不基于多态，实现的代码如下：

public class Shape {
    public Shape shape;
    public void draw() {
        System.out.println("画一个图形");
    }
}

public class Circle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("○");
    }
}

public class Triangle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("△");
    }
}

public class Flower extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("❀");
    }
}

    public static void main(String[] args) {
        String[] array = {"Triangle","Circle","Circle","Flower"};
        for(String shape:array) {
            if(shape.equals("Triangle")) {
                System.out.println("△");
            } else if(shape.equals("Circle"))  {
                System.out.println("○");
            } else if (shape.equals("Flower")) {
                System.out.println("❀");
            }
        }
    }

如果使用多态，就可以简化为：

public class Shape {
    public Shape shape;
    public void draw() {
        System.out.println("画一个图形");
    }
}

public class Circle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("○");
    }
}

public class Triangle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("△");
    }
}

public class Flower extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("❀");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Shape[] array = {new Triangle(),new Circle(),new Circle(),new Flower()};
    for(Shape shape:array) {
        shape.draw();
    }
}

以子类对象为数组元素，通过for循环调用draw函数打印相应的图案

• 可扩展能力更强
  以上面打印图案为例，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

缺陷：

• 属性没有多态性
  当父类和子类都有同名属性的时候，通过父类引用，只能引用父类自己的成员属性
• 构造方法没有多态性
  注意：不要在构造方法里面调用重写的方法！！！因为会发生动态绑定，调用子类重写的方法，但此时子类还没构造完成，可能会出现一些极难被发现的问题

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写在最后

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