Java-007多态

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1、多态的概念
多态： 同一个对象在不同时刻体现出来的不同状态。
多态成立的三个必要条件：
        ① 继承
        ② 重写
        ③ 父类引用指向子类对象

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，再去调用子类的同名方法。
多态的好处：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
      show(new Cat());  // 以 Cat 对象调用 show 方法
      show(new Dog());  // 以 Dog 对象调用 show 方法
                
      Animal a = new Cat();  // 向上转型  
      a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
      Cat c = (Cat)a;        // 向下转型  
      c.work();        // 调用的是 Cat 的 work
  }  
            
    public static void show(Animal a)  {
      a.eat();  
        // 类型判断
        if (a instanceof Cat)  {  // 猫做的事情 
            Cat c = (Cat)a;  
            c.work();  
        } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 
            Dog c = (Dog)a;  
            c.work();  
        }  
    }  
}
 
abstract class Animal {  
    abstract void eat();  
}  
  
class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
    public void work() {  
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  
  
class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
    public void work() {  
        System.out.println("看家");  
    }  
}

2、多态的特点
多态的实现方式：
        ① 重写
        ② 接口
        ③ 抽象类和抽象方法
多态的成员访问特点：
A: 构造方法
        子类的构造都会默认访问父类构造
B: 成员方法
        编译看左边，运行看右边
C: 静态方法
        编译看左边，运行看左边

public class Father { 
        public void say(){ 
                System.out.println("father"); 
        } 
        public static void action(){ 
                System.out.println("爸爸打儿子！"); 
        } 
} 
public class Son extends Father{ 
        public void say() { 
                System.out.println("son"); 
        } 

        public static void action(){ 
                System.out.println("打打！"); 
        } 

        public static void main(String[] args) { 
                Father f=new Son(); 
                f.say(); 
                f.action(); 
        } 
} 

输出：son
爸爸打儿子！
分析：当调用say方法执行的是Son的方法，也就是重写的say方法
而当调用action方法时，执行的是father的方法。

普通方法：运用的是动态单分配，是根据new的类型确定对象，从而确定调用的方法；
静态方法：运用的是静态多分派，即根据静态类型确定对象，因此不是根据new的类型确定调用的方法

多态的弊端：
        父不能使用子的特有功能。
        子可以当作父使用，父不能当作子使用。
多态中的转型:
A:向上转型
        从子到父
B:向下转型
        从父到子
3、动态绑定
理解多态的本质，下面为Java调用方法的详细流程。
1)   编译器查看对象的声明类型和方法名。
        假设调用 obj.func(param)，obj 为 Cat 类的对象。编译器先会列举出子类和父类中方法名为func的所有方法，包括重载的方法。
        这样，编译器就获得了所有可能被调用的候选方法列表。
2) 编泽器将检查调用方法时提供的参数签名（参数列表）。
        在所有名为func的方法中，找出参数签名完全匹配的方法，过程被称为重载解析(overloading resolution)。由于自动类型转换的存在，例如 int 可以转换为 double，如果没有找到与调用方法参数签名相同的方法，就进行类型转换后再继续查找，如果最终没有匹配的类型或者有多个方法与之匹配，那么编译错误。
        这样，编译器就获得了需要调用的方法名字和参数签名。
3） 如果方法的修饰符是private、static、final，或者是构造方法，那么编译器将可以准确地知道应该调用哪个方法，我们将这种调用方式 称为静态绑定(static binding)。
        与此对应的是，调用的方法依赖于对象的实际类型， 并在运行时实现动态绑。
4） 当程序运行，并且釆用动态绑定调用方法时，JVM一定会调用与 obj 所引用对象的实际类型最合适的那个类的方法。子类  --> 父类

每次调用方法都要进行搜索，时间开销相当大，因此，JVM预先为每个类创建了一个方法表(method lable)，其中列出了所有方法的名称、参数签名和所属的类。
动态编译：
在运行的时候，调用 obj.cry() 方法的过程如下：
        JVM 首先访问 obj 的实际类型的方法表，可能是 Animal 类的方法表，也可能是 Cat 类及其子类的方法表。
        JVM 在方法表中搜索与 cry() 匹配的方法，找到后，就知道它属于哪个类了。
        JVM 调用该方法。
4、多态对象的类型转换
对象类型转换，是指存在继承关系的对象，不是任意类型的对象。当对不存在继承关系的对象进行强制类型转换时，java 运行时将抛出 java.lang.ClassCastException 异常。
在继承链中，我们将子类向父类转换称为“向上转型”，将父类向子类转换称为“向下转型”。
注意：不能直接将父类的对象强制转换为子类类型，只能将向上转型后的子类对象再次转换为子类类型。也就是说，子类对象必须向上转型后，才能再向下转型。请看下面的代码：

public class Demo {
    public static void main(String args[]) {
        SuperClass superObj = new SuperClass();
        SonClass sonObj = new SonClass();
        // 下面的代码运行时会抛出异常，不能将父类对象直接转换为子类类型
        // SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;
        // 先向上转型，再向下转型
        superObj = sonObj;
        SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
    }
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ } 

因为向下转型存在风险，所以在接收到父类的一个引用时，请务必使用 instanceof 运算符来判断该对象是否是你所要的子类，请看下面的代码：

public class Demo {
    public static void main(String args[]) {
        SuperClass superObj = new SuperClass();
        SonClass sonObj = new SonClass();
        // superObj 不是 SonClass 类的实例
        if(superObj instanceof SonClass){
            SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
        }else{
            System.out.println("①不能转换");
        }
        superObj = sonObj;
        // superObj 是 SonClass 类的实例
        if(superObj instanceof SonClass){
            SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;
        }else{
            System.out.println("②不能转换");
        }
    }
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ }

总结：对象的类型转换在程序运行时检查，向上转型会自动进行，向下转型的对象必须是当前引用类型的子类。

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