Java多态实现原理详细梳理总结

目录一、概述引入定义二、多态的体现三、多态的好处四、引用类型转换向上转型向下转型为什么要转型转型的异常

一、概述

引入

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

定义

多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

二、多态的体现

多态体现的格式：

父类类型hfIXwwRLM 变量名 = new 子类对象；变量名.方法名();

父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。

代码如下：

Fu f = new Zi();

f.method();

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，执行的是子类重写后方法。

代码如下：

定义父类：

public abstract class Animal {

public abstract void eat();

}

定义子类：

class Cat extends Animal {

public void eat() {

System.out.println("吃鱼");

}

}

class Dog extends Animal {

public void eat() {

System.out.println("吃骨头");

}

}

定义测试类：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 多态形式，创建对象

Animal a1 = new Cat();

// 调用的是 Cat 的 eat

a1.eat();

// 多态形式，创建对象

Animal a2 = new Dog();

// 调用的是 Dog 的 eat

a2.eat();

}

}

三、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

定义父类：

public abstract class Animal {

public abstract void eat();

}

定义子类：

class Cat extends Animal {

public void eat() {

System.out.println("吃鱼");

}

}

class Dog extends Animal {

public void eat() {

System.out.println("吃骨头");

}

}

定义测试类：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 多态形式，创建对象

Cat c = new Cat();

Dog d = new Dog();

// 调用showCatEat

showCatEat(c);

// 调用showDogEat

showDogEat(d);

/**

以http://上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代

而执行效果一致

*/

showAnimalEat(c);

showAnimalEat(d);

}

public static void showCatEat (Cat c){

c.eat();

}

public static void showDogEat (Dog d){

d.eat();

}

public static void showAnimalEat (Animal a){

a.eat();

}

}

由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，当然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致，所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用showAnimalEat都可以完成。所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

四、引用类型转换

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

向上转型

向上转型：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。

使用格式：

父类类型 变量名 = new 子类类型();如：Animal a = new Cat();

向下转型

向下转型：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。

使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;如:Cat c =(Cat) a;

为什么要转型

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。

转型演示，代码如下：

定义类：

abstract class Animal {

abstract void eat();

}

class Cat extends Animal {

public void eat() {

System.out.println("吃鱼");

}

public void catchMouse() {

System.out.println("抓老鼠");

}

}

class Dog extends Animal {

public void eat() {

System.out.println("吃骨头");

}

public void watchHouse() {

System.out.println("看家");

}

}

定义测试类：

public static void main(String[] args) {

// 向上转型

Animal a = new Cat();

a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型

Cat c = (Cat)a;

c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse

}

转型的异常

转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 向上转型

Animal a = new Cat();

a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型

Dog d = (Dog)a;

d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】

}

}

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为，明明创建了Cat类型对象，运行时，当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系，不符合类型转换的定义。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：

变量名 instanceof 数据类型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。

所以，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 向上转型

Animal a = new Cat();

a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型

if (a instanceof Cat){

Cat c = (Cat)a;

c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse

} else if (a instanceof Dog){

Dog d = (Dog)a;

d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse

}

}

}

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