Java多态详解

目录

• 1. 基本介绍
• • 1.1 多态的概念
  • 1.2 多态的具体体现
  • 1.3 入门案例
• 2. 多态的转型
• • 2.1 向上转型
  • 2.2 向下转型
  • 2.3 代码示例
  • 2.4 转型的异常
  • • 2.4.1 类型转换异常
    • 2.4.2 instanceof 比较操作符
• 3.动态绑定（重点）
• 4. 应用
• • 4.1 多态数组
  • 4.2 多态参数
• 5. 多态的优点

1. 基本介绍

1.1 多态的概念

• 多态是方法或对象具有多种形态，是面向对象的第三大特征。
• 多态的前提是两个对象（类）存在继承关系，多态是建立在封装和继承基础之上的。

1.2 多态的具体体现

对象的多态是多态的核心和重点。

规则：

• 一个对象的编译类型与运行类型可以不一致
• 编译类型在定义对象时，就确定了，不能改变，而运行类型是可以变化的
• 编译类型看定义对象时 = 号的左边，运行类型看 = 号的右边

1.3 入门案例

说明：

• 定义一个 Person 类 作为父类，定义 Student 类 和 Teacher 类作为子类继承父类；
• Person 类 拥有 mission() 方法；
• Student 类 和 Teacher 类 重写父类的 mission() 方法；
• 最后在 main 函数中利用多态形式创建对象。

代码如下：

（1）定义父类 Person 类：

package Polymorphism;public class Person {public void mission() {System.out.println("人要好好活着！");}}

（2）定义子类 Student 类：

package Polymorphism;public class Student extends Person {@Overridepublic void mission() {System.out.println("学生要好好学习！");}}

（3）定义子类 Teacher 类

package Polymorphism;public class Teacher extends Person {@Overridepublic void mission() {System.out.println("老师要好好教书！");}}

（4）在 Test01 类中编写 main 函数，体现多态性

package Polymorphism;//多态性public class Test01 {public static void main(String[] args) {//多态形式，创建对象//注意编译类型看等号左边，运行类型看等号右边Person p1 = new Student();  //此时调用的是 Student 类 的 mission() 方法p1.mission();//多态形式，创建对象Person p2 = new Teacher();//此时调用的是 Teacher 类 的 mission() 方法p2.mission();}}

（5）运行结果

学生要好好学习！老师要好好教书！

2. 多态的转型

2.1 向上转型

1. 本质：父类的引用指向子类的对象

2. 特点：

• 编译类型看左边，运行类型看右边
• 可以调用父类的所有成员（需遵守访问权限）
• 不能调用子类的特有成员
• 运行效果看子类的具体实现

3. 语法：

父类类型 引用名 = new 子类类型();//右侧创建一个子类对象，把它当作父类看待使用

2.2 向下转型

1. 本质：一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用

2. 特点：

• 只能强制转换父类的引用，不能强制转换父类的对象
• 要求父类的引用必须指向的是当前目标类型的对象
• 当向下转型后，可以调用子类类型中所有的成员

3. 语法：

子类类型 引用名 = (子类类型) 父类引用;//用强制类型转换的格式，将父类引用类型转为子类引用类型

2.3 代码示例

说明：

• 定义一个 Person 类 作为父类，定义 Student 类 和 Teacher 类作为子类继承父类；
• Person 类 拥有 mission() 方法；
• Student 类 和 Teacher 类 重写父类的 mission() 方法 并且 分别拥有各自的特有的 score() 方法 和 salary() 方法；
• 最后在 main 函数中 演示转型。

代码如下：

（1）定义类：

package Poly_;public class Person {public void mission() {System.out.println("人要好好活着！");}}class Student extends Person {@Overridepublic void mission() {System.out.println("学生要好好学习！");}public void score() {System.out.println("学生得到好成绩！");}}class Teacher extends Person {@Overridepublic void mission() {System.out.println("老师要好好教书！");}public void salary() {System.out.println("老师得到高工资！");}}

（2）在 Test02 类中编写 main 函数，演示转型

package Poly_;//转型演示public class Test02 {public static void main(String[] args) {//向上转型（自动类型转换）Person p1 = new Student();//调用的是 Student 的 missionp1.mission(); //向下转型Student s1 = (Student)p1;//调用的是 Student 的 scores1.score();}}

（3）运行结果：

学生要好好学习！学生得到好成绩！

2.4 转型的异常

2.4.1 类型转换异常

说明：使用强转时，可能出现异常，对2.3代码示例中的 Test02类 重新编写，演示转型异常

代码如下：

//异常演示public class Test02 {public static void main(String[] args) {//向上转型Person p1 = new Student();//调用的是 Student 的 missionp1.mission(); //向下转型Teacher t1 = (Teacher) p1;//运行时报错p1.salary();}}

解释：这段代码在运行时出现了 ClassCastException 类型转换异常，原因是 Student 类与 Teacher 类 没有继承关系，因此所创建的是Student 类型对象在运行时不能转换成 Teacher 类型对象。

2.4.2 instanceof 比较操作符

为了避免上述类型转换异常的问题，我们引出 instanceof 比较操作符，用于判断对象的类型是否为XX类型或XX类型的子类型。

• 格式：对象 instanceof 类名称
• 解释：这将会得到一个boolean值结果，也就是判断前面的对象能不能当作后面类型的实例
• 代码示例 ：

package Poly_;//演示 instanceof 的使用public class Test03 {public static void main(String[] args) {//向上转型Person p1 = new Student();//调用的是 Student 的 missionp1.mission();//向下转型//利用 instanceof 进行判断if(p1 instanceof Student) {//判断对象 p1 是否是 Student 类 的实例Student s1 = (Student)p1;s1.score();  //调用的是 Student 的 score//上面这两句也可简写为 ((Student) p1).score();}else if(p1 instanceof Teacher){ //判断对象 p1 是否是 Teacher 类 的实例Teacher t1 = (Teacher)p1;t1.salary(); //调用的是 Teacher 的 salary//同理，上面这两句也可简写为 ((Teacher) p1).salary();}}}

• 运行结果：

学生要好好学习！学生得到好成绩！

3.动态绑定（重点）

• 当调用对象方法的时候，该方法会和该对象的运行类型绑定
• 当调用对象属性时，没有动态绑定机制，即哪里声明，哪里使用。
• 代码示例：

package dynamic_;//演示动态绑定public class DynamicBinding {public static void main(String[] args) {//向上转型（自动类型转换）//程序在编译阶段只知道 p1 是 Person 类型//程序在运行的时候才知道堆中实际的对象是 Student 类型Person p1 = new Student();  //程序在编译时 p1 被编译器看作 Person 类型//因此编译阶段只能调用 Person 类型中定义的方法//在编译阶段，p1 引用绑定的是 Person 类型中定义的 mission 方法（静态绑定）//程序在运行的时候，堆中的对象实际是一个 Student 类型，而 Student 类已经重写了 mission 方法//因此程序在运行阶段对象中绑定的方法是 Student 类中的 mission 方法（动态绑定）p1.mission();}}//父类class Person {public void mission() {System.out.println("人要好好活着！");}}//子类class Student extends Person {@Overridepublic void mission() {System.out.println("学生要好好学习！");}}

• 运行结果：

学生要好好学习！

4. 应用

4.1 多态数组

多态数组：数组的定义类型为父类类型，里面保存的实际元素类型为子类类型。
代码示例：（循环调用基类对象，访问不同派生类的方法）

1. 说明：

• 定义一个 Person 类 作为父类，定义 Student 类 和 Teacher 类 作为子类继承父类；
• Person 类 拥有 name(姓名) 属性 以及 mission() 方法；
• Student 类 和 Teacher 类 拥有各自特有的 score 和 salary 属性,，除此之外，重写父类的 mission() 方法 ；
• 要求：最后在 main 函数中 创建一个 Person 对象 、一个 Student 对象 和 一个 Teacher 对象，统一放在数组里，并调用每个对象的 mission() 方法。

2. 代码如下：

（1）父类 Person 类：

package polyarr;public class Person {private String name;public Person(String name) {this.name = name;}// getter 和 setterpublic String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}// mission() 方法public String mission() {return name + "\t" + "要好好活着";}}

（2）子类 Student 类

package polyarr;public class Student extends Person {private double score;public Student(String name, double score) {super(name);this.score = score;}public double getScore() {return score;}public void setScore(double score) {this.score = score;}//重写父类的say方法@Overridepublic String mission() {return super.mission() + " score =" + score + " 要好好学习！";}}

（3）子类 Teacher 类

package polyarr;public class Teacher extends Person {private double salary;public Teacher(String name, double salary) {super(name);this.salary = salary;}public double getSalary() {return salary;}public void setSalary(double salary) {this.salary = salary;}//重写父类的 mission 方法@Overridepublic String mission() {return super.mission() + " salary =" + salary + " 要好好教书！";}}

（4）PolyArray 类 中编写 main 函数

package polyarr;public class PolyArray {public static void main(String[] args) {Person[] persons = new Person[3];persons[0] = new Person("小汤");persons[1] = new Student("小韬", 100);persons[2] = new Teacher("小蒲", 10000);//循环遍历多态数组，调用 missionfor(int i = 0; i < persons.length; i++) {//此处涉及动态绑定机制// Person[i] 编译类型是 Person ,运行类型根据实际情况由 JVM 判断System.out.println(persons[i].mission());  }}}

（5）运行结果：

小汤要好好活着！小韬要好好活着！ score = 100.0 要好好学习！小蒲要好好活着！ salary = 10000.0 要好好教书！

4.2 多态参数

多态参数：方法定义的形参类型为父类类型，实参类型允许为子类类型。
代码示例：

1. 说明：

• 定义一个 Person 类 作为父类，定义 Student 类 和 Teacher 类作为子类继承父类；
• Person 类 拥有 name(姓名) 属性
• Student 类 和 Teacher 类 拥有各自 特有 的 study() 和 teach() 方法 ；
• 要求：最后在 main 函数中 编写 test() 方法 ，功能是调用 Student 类 的 study() 或 Teacher 类 的 teach() 方法，用于演示 多态参数 的使用。

2. 代码如下：

package polyparameter;//演示多态参数public class PolyParameter { public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("小蓝同学");Teacher t1 = new Teacher("小绿老师");//需先 new 一个当前类的实例化，才能调用 test 方法PolyParameter polyParameter = new PolyParameter();//实参是子类polyParameter.test(s1);polyParameter.test(t1);}//定义方法test，形参为 Person 类型(形参是父类)//功能：调用学生的study或教师的teach方法 public void test(Person p) {        if (p instanceof Student){            ((Student) p).study();   //向下转型        }        else if (p instanceof Teacher){            ((Teacher) p).teach();  //向下转型        }   }} //父类class Person {private String name;//有参构造public Person(String name) {this.name = name;}// getter 和 setterpublic String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}}//子类class Student extends Person {public Student(String name) {super(name);}// study() 方法public void study() {System.out.println(super.getName() + "\t" + "正在好好学习");}}class Teacher extends Person {public Teacher(String name) {super(name);}// teach() 方法public void teach() {System.out.println(super.getName() + "\t" + "正在好好教书");}}

3. 运行结果：

小蓝同学正在好好学习小绿老师正在好好教书

5. 多态的优点

• 代码更加灵活：无论右边new的时候换成哪个子类对象，等号左边调用方法都不会变化。
• 提高程序的拓展性：定义方法的时候，使用父类类型作为参数，将来使用时，使用具体的子类类型操作

来源地址：https://blog.csdn.net/m0_67599274/article/details/124314210