Java基本概念：多態(tài)

路人甲Java 2021-07-02

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一、簡介

描述：

多態(tài)性是面向?qū)ο缶幊讨械囊粋€重要特性，主要是用來實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)編的。換句話說，就是程序的最終狀態(tài)只有在執(zhí)行過程中才被決定，而非在編譯期間就決定了。這對于大型系統(tǒng)來說能提高系統(tǒng)的靈活性和擴展性。
多態(tài)允許相同類域的不同對象對同一消息做出響應(yīng)。即同一消息可以根據(jù)發(fā)送對象的不同而采用多種不同的行為方式。
多態(tài)可以讓我們不用關(guān)心某個對象到底是什么具體類型，就可以使用該對象的某些方法，從而實現(xiàn)更加靈活的編程，提高系統(tǒng)的可擴展性。
如果對象的編譯時類型和運行時類型不一致，就會造成多態(tài)。

存在條件：

類之間有繼承關(guān)系。
子類重寫父類方法。
父類引用指向子類對象。

注意：

多態(tài)是方法的多態(tài)，屬性沒有多態(tài)性。
一個對象的實際類型是確定的，但是可以指向這個對象的引用的類型，卻是可以是這對象實際類型的任意父類型。
子類繼承父類，調(diào)用方法，如果該方法在子類中沒有重寫，那么就是調(diào)用的是子類繼承父類的方法，如果重寫了，那么調(diào)用的就是重寫之后的方法。
'protected'修飾的父類方法可以被子類見到，也可以被子類重寫，但是它是無法被外部所引用的，所以沒有多態(tài)性。
通過一個變量調(diào)用其引用的對象的一個方法，編譯器是否能讓其編譯通過，主要是看該變量類型的類中有沒有定義該方法，如果有則編譯通過，如果沒有則編譯報錯。而不是看這個變量所引用的對象中有沒有該方法。
Java中的方法調(diào)用，是運行時動態(tài)和對象綁定的，不到運行的時候，是不知道到底哪個方法被調(diào)用的。
編寫程序時，如果想調(diào)用運行時類型的方法，只能進行類型轉(zhuǎn)換，不然通不過編譯器的檢查。但是如果兩個沒有關(guān)聯(lián)的類進行強制轉(zhuǎn)換，會報類型轉(zhuǎn)換異常：ClassCastException。

示例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        /* 編譯看左，運行看右 */
        Student student = new Student();
        /* 變量person是可以指向Person類型或其子類型的對象，所以可以指向Student類型對象 */
        Person person = new Student();
        /* 變量student能調(diào)用的方法是Student類中有的方法(包括繼承過來的) */
        student.say();//Student
        /* 變量person能調(diào)用的方法是Person類中有的方法 */
        person.say();//Student
    }
}

class Person {
    public void say() {
        System.out.println("Person");
    }
}

class Student extends Person {
    public void say() {
        System.out.println("Student");
    }
}

二、重寫、重載、多態(tài)的關(guān)系

重載是編譯時多態(tài)
- 調(diào)用重載的方法，在編譯期間就要確定調(diào)用的方法是誰，如果不能確定則編譯報錯。
重寫是運行時多態(tài)
- 調(diào)用重寫的方法，在運行期間才能確定這個方法到底是哪個對象中的。
- 重寫方法所屬取決于調(diào)用方法的引用，在運行期間所指向的對象是誰，那么調(diào)用的就是該對象中的方法。

三、方法綁定

程序執(zhí)行調(diào)用方法時，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)信息，能夠執(zhí)行內(nèi)存地址中代表該方法的代碼。
根據(jù)綁定方法的代碼的時機不同，分為靜態(tài)綁定和動態(tài)綁定。

靜態(tài)綁定：

在編譯期完成，可以提高代碼執(zhí)行速度。

動態(tài)綁定：

通過對象調(diào)用的方法，采用動態(tài)綁定機制。
這雖然讓我們編程靈活，但是降低了代碼的執(zhí)行速度。
Java所有方法都是JVM在運行期才進行動態(tài)綁定的。

四、'instanceof'關(guān)鍵字

描述：

'instanceof'是Java的一個二元操作符。
'instanceof'是Java的保留關(guān)鍵字。
'instanceof'的作用是測試它左邊的對象是否是它右邊的類的實例，返回一個布爾值。

注意：

'instanceof'左邊的引用的類型與右邊的類之間，必須有父子關(guān)系或子父關(guān)系，否則編譯會報錯。
'instanceof'的布爾值結(jié)果，根據(jù)左邊的引用的對象類型是否為右邊的類的子類型。

示例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Object object = new Student();
        System.out.println(object instanceof Student);//true
        System.out.println(object instanceof Person);//true
        System.out.println(object instanceof Object);//true
        System.out.println(object instanceof Teacher);//false
        System.out.println(object instanceof String);//false
        Person person = new Student();
        System.out.println(person instanceof Student);//true
        System.out.println(person instanceof Person);//true
        System.out.println(person instanceof Object);//true
        System.out.println(person instanceof Teacher);//false
        Student student = new Student();
        System.out.println(student instanceof Student);//true
        System.out.println(student instanceof Person);//true
        System.out.println(student instanceof Object);//true
    }
}

class Person {
}

class Student extends Person {
}

class Teacher extends Person {
}

五、類型轉(zhuǎn)換

描述：

由于多態(tài)的關(guān)系，父類引用可以指向子類對象，子類引用不能指向父類對象。當我們想要調(diào)用子類中的方法，而對象的引用類型是其父類時，就需要將該引用類型進行強制類型轉(zhuǎn)換。
把子類對象直接賦給父類引用叫向上轉(zhuǎn)型，向上轉(zhuǎn)型不用進行強制類型轉(zhuǎn)換。
把指向子類對象的父類引用賦給子類引用叫向下轉(zhuǎn)型，需要進行強制類型轉(zhuǎn)換。
向上轉(zhuǎn)型會丟失子類特有的方法，但是子類若重寫了父類的方法，重寫的子類方法仍有效。
向上轉(zhuǎn)型可以減少重復(fù)代碼，體現(xiàn)了抽象編程的思想。父類引用作為形式參數(shù)，調(diào)有時用子類引用作為實際參數(shù)，就是利用了向上轉(zhuǎn)型。

強制類型轉(zhuǎn)換語法：

(targetType) object

示例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Student();
        Student student1 = (Student) person1;
        student1.go();//studentGo
        student1.run();//studentRun
        person1.run();//studentRun
        Object object1 = new Student();
        Person person2 = (Person) object1;
        person2.run();//studentRun
        /*
        因為object2引用的對象類型不是Student的子類型，所以以下代碼會出現(xiàn)運行時異常：ClassCastException
            Object object2 = new Teacher();
            Student student2 = (Student) object2;
        */
    }
}

class Person {
    public void run() {
        System.out.println("personRun");
    }
}

class Student extends Person {
    public void run() {
        System.out.println("studentRun");
    }

    public void go() {
        System.out.println("studentGo");
    }
}

class Teacher extends Person {
}