Java学习之多态

多态的概念

　　多态==晚绑定。

　　不要把函数重载理解为多态。

　　因为多态是一种运行期的行为，不是编译期的行为。

　　多态：父类型的引用可以指向子类型的对象。

　　比如 Parent p = new Child();

　　　　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，再去调用子类的该同名方法。

　　（注意此处，静态static方法属于特殊情况，静态方法只能继承，不能重写Override，如果子类中定义了同名同形式的静态方法，它对父类方法只起到隐藏的作用。调用的时候用谁的引用，则调用谁的版本。）

　　（参考学习链接：http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/override.html）　　

　　如果想要调用子类中有而父类中没有的方法，需要进行强制类型转换，如上面的例子中，将p转换为子类Child类型的引用。

　　因为当用父类的引用指向子类的对象，用父类引用调用方法时，找不到父类中不存在的方法。这时候需要进行向下的类型转换，将父类引用转换为子类引用。     

 

结合实例说明               

　　下面举个例子（有问题的代码已注释）：

　　主要讲讲两种类型转换和两种编译时候的错误。　　

多态示例代码

public class PolyTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        
        //向上类型转换
        Cat cat = new Cat();
        Animal animal = cat;
        animal.sing();

                
        //向下类型转换
        Animal a = new Cat();
        Cat c = (Cat)a;
        c.sing();
        c.eat();


        //编译错误
        //用父类引用调用父类不存在的方法
        //Animal a1 = new Cat();
        //a1.eat();
        
        //编译错误
        //向下类型转换时只能转向指向的对象类型        
        //Animal a2 = new Cat();
        //Cat c2 = (Dog)a2;
        


    }
}
class Animal
{
    public void sing()
    {
        System.out.println("Animal is singing!");
    }
}
class Dog extends Animal
{
    public void sing()
    {
        System.out.println("Dog is singing!");
    }
}
class Cat extends Animal
{
    public void sing()
    {
        System.out.println("Cat is singing!");
    }
    public void eat()
    {
        System.out.println("Cat is eating!");
    }
}

　　

　　例子的执行结果：

　　

　　这段代码：　　

 

　　Cat类中定义了eat()方法，但是Animal类中没有这个方法，a1引用是Animal类的，所以找不到，编译时出错：

　　

 

两种类型的类型转换

　　（1）向上类型转换（Upcast）：将子类型转换为父类型。

　　对于向上的类型转换，不需要显示指定，即不需要加上前面的小括号和父类类型名。

　　

 

　　（2）向下类型转换（Downcast）：将父类型转换为子类型。

　　对于向下的类型转换，必须要显式指定，即必须要使用强制类型转换。

　　

 

　　并且父类型的引用必须指向子类的对象，即指向谁才能转换成谁。

　　不然也会编译出错：

 

 

　　因为父类引用指向的是Cat类的对象，而要强制转换成Dog类，这是不可能的。

 

 

 

经典笔试题（混合重载和重写）：

（一）相关类

复制代码 代码如下:

class A {
         public String show(D obj)...{
                return ("A and D");
         }
         public String show(A obj)...{
                return ("A and A");
         }
}
class B extends A{
         public String show(B obj)...{
                return ("B and B");
         }
         public String show(A obj)...{
                return ("B and A");
         }
}
class C extends B...{}
class D extends B...{}

 

（二）问题：以下输出结果是什么？

        A a1 = new A();
        A a2 = new B();
        B b = new B();
        C c = new C();
        D d = new D();
        System.out.println(a1.show(b));   ①
        System.out.println(a1.show(c));   ②
        System.out.println(a1.show(d));   ③
        System.out.println(a2.show(b));   ④
        System.out.println(a2.show(c));   ⑤
        System.out.println(a2.show(d));   ⑥
        System.out.println(b.show(b));     ⑦
        System.out.println(b.show(c));     ⑧
        System.out.println(b.show(d));     ⑨   

（三）答案

              ①   A and A
              ②   A and A
              ③   A and D
              ④   B and A
              ⑤   B and A
              ⑥   A and D
              ⑦   B and B
              ⑧   B and B
              ⑨   A and D

（四）分析

①②③比较好理解，一般不会出错。④⑤就有点糊涂了，为什么输出的不是"B and B”呢？！！先来回顾一下多态性。

运行时多态性是面向对象程序设计代码重用的一个最强大机制，Java多态性的概念也可以被说成“一个接口，多个方法”。Java实现运行时多态性的基础是动态方法调度，它是一种在运行时而不是在编译期调用重载方法的机制。

方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现，重载Overloading是一个类中多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数，我们说该方法被重写(Overriding)。子类的对象使用这个方法时，将调用子类中的定义，对它而言，父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法，它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型，则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现，重载Overloading是一个类中Java多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数，我们说该方法被重写 (Overriding)。子类的对象使用这个方法时，将调用子类中的定义，对它而言，父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法，它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型，则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。

当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。 （但是如果强制把超类转换成子类的话，就可以调用子类中新添加而超类没有的方法了。）

好了，先温习到这里，言归正传！实际上这里涉及方法调用的优先问题 ，优先级由高到低依次为：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。让我们来看看它是怎么工作的。

比如④，a2.show(b)，a2是一个引用变量，类型为A，则this为a2，b是B的一个实例，于是它到类A里面找show(B obj)方法，没有找到，于是到A的super(超类)找，而A没有超类，因此转到第三优先级this.show((super)O)，this仍然是a2，这里O为B，(super)O即(super)B即A，因此它到类A里面找show(A obj)的方法，类A有这个方法，但是由于a2引用的是类B的一个对象，B覆盖了A的show(A obj)方法，因此最终锁定到类B的show(A obj)，输出为"B and A”。

再比如⑧，b.show(c)，b是一个引用变量，类型为B，则this为b，c是C的一个实例，于是它到类B找show(C obj)方法，没有找到，转而到B的超类A里面找，A里面也没有，因此也转到第三优先级this.show((super)O)，this为b，O为C，(super)O即(super)C即B，因此它到B里面找show(B obj)方法，找到了，由于b引用的是类B的一个对象，因此直接锁定到类B的show(B obj)，输出为"B and B”。

按照上面的方法，可以正确得到其他的结果。

问题还要继续，现在我们再来看上面的分析过程是怎么体现出蓝色字体那句话的内涵的。它说：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。还是拿a2.show(b)来说吧。

a2是一个引用变量，类型为A，它引用的是B的一个对象，因此这句话的意思是由B来决定调用的是哪个方法。因此应该调用B的show(B obj)从而输出"B and B”才对。但是为什么跟前面的分析得到的结果不相符呢？！问题在于我们不要忽略了蓝色字体的后半部分，那里特别指明：这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是被子类覆盖的方法。B里面的show(B obj)在超类A中有定义吗？没有！那就更谈不上被覆盖了。实际上这句话隐藏了一条信息：它仍然是按照方法调用的优先级来确定的。它在类A中找到了show(A obj)，如果子类B没有覆盖show(A obj)方法，那么它就调用A的show(A obj)（由于B继承A，虽然没有覆盖这个方法，但从超类A那里继承了这个方法，从某种意义上说，还是由B确定调用的方法，只是方法是在A中实现而已）；现在子类B覆盖了show(A obj)，因此它最终锁定到B的show(A obj)。这就是那句话的意义所在，到这里，我们可以清晰的理解Java的多态性了。

 

 

 

　　多态学习的第二部分，抽象类和接口：http://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2012/12/25/2832656.