目录
Java面向对象与多态
多态介绍
形成多态的前提
多态下成员访问的特点
成员变量
成员方法
访问特点总结
多态对比普通继承
普通继承优点与缺点
多态优点与缺点
向上转型与向下转型
向下转型存在的问题
多态+接口练习
在前面学习到的接口和继承中,如果父类只能使用父类的方法,子类可以使用父类和自己的方法,但是有时需要使用父类调用子类重写的父类方法,上面的思路就不再合适,此时就可以使用多态。
多态的特点:使用父类引用指向子类的对象,此时父类可以调用子类重写父类的方法,但是调不到子类特有的成员
使用多态需要保证四点:
例如下面的代码:
// 父类
public abstract class Base {
public abstract void method();
}
// 子类
public class Derived extends Base{
// 重写父类的抽象方法
@Override
public void method() {
System.out.println("子类重写父类的方法");
}
}
// 测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 父类引用指向子类对象
Base base = new Derived();
base.method();// 调用重写的方法
}
}
实现多态后,因为是父类引用,所以只能访问到子类与父类共用的成员
// 父类
public abstract class Base {
// 父类成员
public int numBase;
public Base(int numBase) {
this.numBase = numBase;
}
}
// 子类
public class Derived extends Base{
public int numDerived;
public Derived(int numBase, int numDerived) {
super(numBase);
this.numDerived = numDerived;
}
}
// 测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 父类引用指向子类对象
Base base = new Derived(10, 20);
System.out.println(base.numBase);// 访问父类属性
// System.out.println(base.numDeried); // 无法访问子类属性
}
}
多态出现的意义就是父类引用可以访问到子类的方法,但是只能访问到子类重写的父类方法
// 父类
public abstract class Base {
public abstract void method();
}
// 子类
public class Derived extends Base{
// 重写父类的抽象方法
@Override
public void method() {
System.out.println("子类重写父类的方法");
}
// 子类特有方法
public void methodDerived()
{
System.out.println("子类特有方法");
}
}
// 测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 父类引用指向子类对象
Base base = new Derived(10, 20);
base.method();// 调用重写的方法
// base.methodDerived(); // 无法访问子类特有方法
}
}
new
的是哪一个对象,如果是子类,则访问的是子类中的成员方法(多态时访问的子类重写后的成员方法),否则访问的就是父类自己的成员方法赋值符号左右两边类型相等,调用时父类只能访问自己的成员,子类可以访问和父类共有的成员以及自己特有的成员
可扩展性差
例如下面的代码:
// 父类
public abstract class Base {
public abstract void methodBase();
}
// 子类1
public class Derived1 extends Base{
@Override
public void methodBase() {
System.out.println("Derived1重写父类方法");
}
}
// 子类2
public class Derived2 extends Base{
@Override
public void methodBase() {
System.out.println("Derived2重写父类的方法");
}
}
在普通的继承中,当子类想调用自己重写后的方法需要按照下面的方式进行:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Derived1 derived1 = new Derived1();
Derived2 derived2 = new Derived2();
// 调用重写的方法
derived1.methodBase();
derived2.methodBase();
}
}
如果此时需要将两个对象作为函数的参数,就需要写两个函数,例如:
// 测试
public static void test(Derived1 derived1)
{
derived1.methodBase();
}
public static void test(Derived2 derived2)
{
derived2.methodBase();
}
如果子类非常多,则需要覆盖的测试函数就会变多,从而导致可扩展性差
因为父类可以访问到子类重写的方法,所以只需要在测试参数处写为父类引用即可,可扩展性强
因为创建的是子类对象,所以只能访问子类和父类共有的成员以及子类重写父类的方法
实际上,多态出现的目的就是为了解决前面普通继承的缺点,所以多态自身的缺点可以忽略
例如,上面的测试代码就可以修改为:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Derived1 derived1 = new Derived1();
Derived2 derived2 = new Derived2();
test(derived1);
test(derived2);
}
// 测试
public static void test(Base base)
{
base.methodBase();
}
}
此时因为参数的base
是父类引用,而接收到的实参指向子类引用,所以实参传递给形参即父类引用指向子类引用
向上转型:父类引用指向子类对象,即多态
向下转型:指向子类对象的父类引用转换为子类引用,向下转型可以解决部分情况下需要调用子类特有的成员,使用强制转换的方式可以实现向下转型,例如下面的代码:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Base base = new Derived1();
base.methodBase();
// 向下转型
Derived1 derived1 = (Derived1) base;
derived1.methodDerived1(); // 调用子类特有的方法
derived1.methodBase(); // 调用父类的方法
}
}
向下转型之前的引用是父类引用,此时给对应的子类引用没有任何问题。但是如果给另一个子类就会出现ClassCastException
例如下面的代码,先展示正常情况下的向上转型:
// 父类
public abstract class Base {
public abstract void methodBase();
}
// 子类1
public class Derived1 extends Base{
@Override
public void methodBase() {
System.out.println("Derived1重写父类方法");
}
// 子类特有方法
public void methodDerived1() {
System.out.println("Derived1特有方法");
}
}
// 子类2
public class Derived2 extends Base{
@Override
public void methodBase() {
System.out.println("Derived2重写父类的方法");
}
// 子类特有方法
public void methodDerived2() {
System.out.println("Derived2特有方法");
}
}
// 测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Base base1 = new Derived1();
Base base2 = new Derived2();
// 向上转型
test(base1);
test(base2);
}
public static void test(Base base)
{
base.methodBase();
}
}
接着展示向下转型:
public static void test(Base base)
{
// 向下转型
Derived1 derived1 = (Derived1) base;
derived1.methodDerived1(); // 调用子类特有的方法
}
上面的代码当base
接收的是Derive1
的对象,则没有任何问题,因为引用也是Derive1
类的引用,但是如果base
是Derive2
的对象,此时就会出现异常,下面是报错信息:
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.epsda.advanced.cmp_extends_polymorphic.Derived2 cannot be cast to com.epsda.advanced.cmp_extends_polymorphic.Derived1
at com.epsda.advanced.cmp_extends_polymorphic.Test.test(Test.java:33)
at com.epsda.advanced.cmp_extends_polymorphic.Test.main(Test.java:17)
所以,为了避免出现这种问题,再进行向下转型前需要先判断当前类型是否与引用类型匹配,可以使用instanceof
关键字,使用方式如下:
对象 instanceof 目标类
所以上面的测试代码可以修改为:
public static void test(Base base)
{
// 向下转型+判断
if(base instanceof Derived1) {
Derived1 derived1 = (Derived1) base;
derived1.methodDerived1(); // 调用子类特有的方法
}
else {
Derived2 derived2 = (Derived2) base;
derived2.methodDerived2(); // 调用子类特有的方法
}
}
案例:
定义笔记本类,具备开机,关机和使用USB设备的功能。具体是什么USB设备,笔记本并不关心,只要符合USB规格的设备都可以。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,不然鼠标和键盘的生产出来无法使用
进行描述笔记本类,实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘
参考代码:
// 笔记本类
public class Laptop{
// 开机方法
public void startCom() {
System.out.println("笔记本开机");
}
// 关机方法
public void shutdownCom() {
System.out.println("笔记本关机");
}
public void setUsbStart(USB usb) {
usb.startUSB();
}
public void setUsbShutdown(USB usb) {
usb.shutdownUSB();
}
}
// USB接口
public interface USB {
// USB开机
public abstract void startUSB();
// USB关机
public abstract void shutdownUSB();
}
// 鼠标类
public class Mouse implements USB{
@Override
public void startUSB() {
System.out.println("鼠标插上");
}
@Override
public void shutdownUSB() {
System.out.println("鼠标拔下");
}
}
// 键盘类
public class Keyboard implements USB{
@Override
public void startUSB() {
System.out.println("键盘插上");
}
@Override
public void shutdownUSB() {
System.out.println("键盘拔下");
}
}
// 测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
USB mouse = new Mouse();
USB keyboard = new Keyboard();
Laptop laptop = new Laptop();
laptop.startCom();
laptop.setUsbStart(mouse);
laptop.setUsbStart(keyboard);
laptop.setUsbShutdown(mouse);
laptop.setUsbShutdown(keyboard);
laptop.shutdownCom();
}
}
输出结果:
笔记本开机
鼠标插上
键盘插上
鼠标拔下
键盘拔下
笔记本关机