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  • java多态的作用
    2021-10-19 18:44:06

    Java中运行时的多态的含义及其作用

    1.多态含义

    同种类的多个对象,在接收到同一个消息时却产生了不同的反应和效果。

    2.运行时多态的含义

    使用父类引用指向子类对象,再调用某一父类中的方法时,不同的子类会表现出不同的结果。

    3.运行时多态的作用

    增加了程序的扩展性和可维护性。即如果再增加一个子类,不需要改写父类方法,只需要子类继承父类,覆盖父类其中的方法,就可以实现子类。


    举例:

    class Animal{
      public void run(){
        System.out.println("动物跑")
      }
    }//定义一个动物类,其中有run方法
    class Dog extends Animal{
      public void Run(){
        System.out.println("狗跑")//重写父类的方法,实现覆盖
      }
    }
    class People{
      public void Practice(Dog dog){
        dog.Run();
      }
    }//定义一个人类,将Dog传给Practice方法,结果输出”狗跑“
    

    上述程序中多态的体现:如果传给Practice方法不同的类,最后会输出不同的动物跑动作。

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    JAVA多态

    战神三考:Why、What、How
    1、为何用多态?
    2、多态是什么?
    3、多态怎么用?

    1、为什么要用多态

    	1)提高了代码的维护性 (通过继承和实现来保证)
    	2)提高了代码的扩展性 (通过多态来保证)
    	3)降低代码耦合度 
    

    2、多态基本概念

    	1.多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。
    
    	2.多态的理解:
    	现实事物经常会体现出多种形态,比如老虎,是一种猫科动物,蛇是一种冷血动物,
    	但老虎和蛇都是属于动物,也分别属于自己动物类别,当然猫科动物属类中还有很
    	多种,即动物在这里表现出了多种形态。                                                                                                            
    
    	Java作为面向对象的语言,同样可以描述一个事物的多种形态。
    	如Snake类继承了Animal类,一个Snake的对象便既是Snake,又是Animal。
    
    	3.多态体现为父类引用变量可以指向具体的子类对象。
    
    	4.前提条件:必须有父子继承关系或者实现关系。
    
    	注意:在使用多态后的父类引用变量调用方法时,会调用子类重写后的方法。
    
    	5.多态的定义与使用格式
    
    	定义格式:父类类型 变量名 = new 子类类型();
    
    	6.理解:
    
    	多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。
    
    	多态就是同一个接口,使用不同的实例而执行不同操作。
    

    3、多态怎么用

    3.1、多态中的成员特点

    // 上代码
    public class Animal {
        public String name = "animal";
    
    	@Override
        public void eat(){
            System.out.println("动物吃东西!");
        }
    }
    
    public class Tiger extends Animal {
        public String name = "tiger";
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("虎吃鸡!");
        }
        
        public void run() {
    		System.out.println("虎奔跑!");
    	}
    }
    
    public class Snake extends Animal {
        public String name = "snake";
        
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("蛇吞象!");
        }
    
    	public void run() {
    		System.out.println("蛇爬行!");
    	}
    }
    
    	1.多态成员变量:编译检查的时候检查Animal类中是否有此变量定义
    		Animal tiger = new Tiger(); 
    
    		System.out.println("name = " + tiger.name); // name 是Animal中的值,编译期只能取到父中的值
    	上述打印输出结果为: name = Animal
    
    	2.使用多态调用成员方法:编译时检查左边类型,运行时实际调用右边对象
    
        	Animal snake = new Snake();
    
        	System.out.println(sanke.eat()); // snake 的门面类型是 Animal,
        	
        但实际类型是Snake, 所以运行时调用的是Snake中重写后的方法。打印输出结果为: 蛇吞象!
    

    3.2、多态的转型和instanceof关键字

    	多态的转型分为向上转型和向下转型两种
    	向上转型:多态本身就是向上转型过的过程
        使用格式:父类类型 变量名=new 子类类型();
    
        适用场景:当不需要面对子类类型时,通过提高扩展性,或者使用父类的功能就能完成相应的操作。
    	
    	Amimal tiger = new Tiger();
    	
    	tiger.run(); // 这样写会报错,因为编译检查tiger是Animal类型,Animal中没有run方法。
    	
    	((Snake)tiger).run(); // 此时编译检查能通过,但是运行时会报错,因为tiger实际类型是Tiger类型,
    	此时强制类型转换成Snake,编译时检测tiger是Animal类型,Snake也是Animal的子类,所以
    	编译时无法发现老虎不能转化为蛇类型。
    
    	if (tiger instanceof Tiger) {
    		((Tiger) tiger).run() // 此时经过instanceof判断后才能进行强制类型转换,编译和运行时均能通过。
    	}
    
    	作用:用来判断某个对象是否属于某种数据类型。
    

    3.3、多态案例

    // 上代码
    public class Keeper {
        public void feed(Animal animal){
            animal.eat();
        }
    }
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Keeper GodXiu = new Keeper();
    
            Animal snake = new Snake();
    
            Animal tiger = new Tiger();
            GodXiu.feed(snake);
            GodXiu.feed(tiger);
        }
    }
    

    上述案例中输出打印结果:
    蛇吞象!
    虎吃鸡!

    4、个人思考总结

    	目前在日常开发中经常使用多态的地方就是使用集合的时候:
    
    		List list = new ArrayList();
            Map map = new HashMap();
    
    	今天的个人理解和分享就到这了,后续有新的感悟会继续补充更新!
    
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  • JAVA多态图文详解ppt

    2018-03-20 16:46:02
    JAVA多态图文详解ppt,详细通过各种举例介绍JAVA多态的ppt
  • Java多态的内存机制

    2020-12-22 17:22:43
     1:java面向对象特征:抽象,封装,继承,多态。  抽象:  封装:  继承:  多态:  写一个类,来完成以上所包含的抽象,封装,继承内容   class LaoYin extends Thread implements ...
  • 下面要给大家分享的是一个多态经典案例,一起来看看这个java多态简单例子吧。/*多态的好处:提高了代码的维护性和扩展性;弊端:父类不能使用子类的特有功能。要用子类的特有功能,可以:A:创建子类对象,调用方法...

    下面要给大家分享的是一个多态经典案例,一起来看看这个java多态简单例子吧。/*多态的好处:提高了代码的维护性和扩展性;

    弊端:父类不能使用子类的特有功能。

    要用子类的特有功能,可以:

    A:创建子类对象,调用方法即可(不合理,太占内存);

    B:把父类的引用强制转换为子类的引用(向下转型);

    向上转型:Fu f = new Zi();

    向下转型:Zi z = (Zi) f;//要求该f必须是转换为Zi的。

    */

    class Animal

    {

    public void eat()

    {

    System.out.println("吃饭");

    }

    }

    class Dog extends Animal

    {

    public void eat()

    {

    System.out.println("狗吃肉");

    }

    public void lookDoor()

    {

    System.out.println("狗看门");

    }

    }

    class Cat extends Animal

    {

    public void eat()

    {

    System.out.println("猫吃鱼");

    }

    public void playGame()

    {

    System.out.println("捉迷藏");

    }

    }

    public class DuoTaiTest

    {

    public static void main(String[] args)

    {

    //定义为狗

    Animal a = new Dog();

    a.eat();

    System.out.println("------------");

    //还原成狗

    Dog d = (Dog) a;

    d.eat();

    d.lookDoor();

    System.out.println("-------------");

    //变成猫

    a = new Cat();

    a.eat();

    System.out.println("-------------");

    //还原成猫

    Cat c = (Cat) a;

    c.eat();

    c.playGame();

    }

    }

    运行的结果

    0480f6e2f70bc8a191636dc133e37b50.png

    上面这个简单的java多态举例,你都仔细的看了吗?你还想了解更多的java经典实例吗?请继续关注奇Q工具网的java实例栏目来了解吧。

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  • Java多态

    千次阅读 多人点赞 2022-04-07 19:37:12
    java多态中关于重载重写、向上和向下转型的一些解析


    1.🧀 回顾继承

    那么在上一篇博客Java继承中,我们大致分析了继承的概念如何用父类和子类之间的关系来实现,以及各种应用场景,我们也另外分析了super,protected以及final在其中所起到的作用,并且介绍了组合的概念
    image.png
    那么接着上一篇的继承,我们在这一篇博客中介绍多态。

    2.🥗 多态

    2.1🥙 多态的概念

    多态的概念:通俗来说,就是多种形态,那么在Java中,就是去完成某个行为,当不同的对象去完成时会产生不同的状态和表现
    举两个简单的例子
    无标题23.png
    猫和狗.png
    总的来说:同一件事,发生在不同对象身上,就会产生不同的结果

    2.2🥪 多态实现条件

    在Java中要实现多态,那么必须要满足以下几个条件,缺一不可:

    1. 必须在继承体系下
    2. 子类必须要对父类中的方法进行重写
    3. 通过父类的引用调用重写的方法

    多态体现:在代码运行时,当传递不同类对象时,会调用对应类中的方法。

    public class Animal {
        String name;
        int age;
    
        public Animal(String name,int age){
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public void eat(){
            System.out.println(name+"吃饭");
        }
    }
    
    public class Cat extends Animal{
    
        public Cat(String name, int age) {
            super(name, age);
        }
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println(name+"吃鱼");
        }
    }
    
    public class Dog extends Animal{
    
        public Dog(String name, int age) {
            super(name, age);
        }
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println(name+"吃骨头");
        }
    }
    
    分割线/
    public class TestAnimal {
        //编译器在编译代码的时候,并不知道要调用Dog还是Cat中eat的方法
        //等程序运行起来之后,形参a引用的具体对象确定后,才知道调用哪个方法
        //此时要注意:此处的形参类型必须是父类类型才可以,也就是向上转型
        public static void eat(Animal animal){
            animal.eat();
        }
        public static void main(String[] args){
            Cat cat = new Cat("元宝",2);
            Dog dog = new Dog("小七",1);
    
            eat(cat);
            eat(dog);
        }
    }
    

    运行结果👇
    image.png
    在上述代码中,分割线上方的代码是类的实现者 编写的,分割线下方的代码是类的调用者编写的
    当类的调用者在编写eat();这个方法的时候,参数类型为Animal(父类),此时在该方法内部并不知道,也并不关注当前的animal引用指向的是哪个类型(哪个子类)的实例。此时animal这个引用调用eat方法可能会又多种不同的表现(和animal引用的实例对象相关),这种行为就叫做多态

    2.3🌮 重写

    重写(override):也称为覆盖。重写是子类对父类非静态、非private修饰,非final修饰,非构造方法等进行重新编写的一个过程,返回值和形参都不能改变即外壳不改变,核心重写
    重写的好处在于子类可以根据需要,定义特定的属于子类自己的行为。
    也就是说子类能够根据需要来实现父类的方法,又和父类的方法不完全一样,实现自己的特色

    2.3.1 🤯 [方法重写的规则]

    • 子类在重写父类的方法时,一般必须与父类方法原型一致:修饰符 返回值类型 方法名(参数列表)要完全一致
    • JDK7以后,被重写的方法返回值类型可以不同,但是必须是具有父子关系
    • 访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如:如果父类方法被public修饰,则子类中重写该方法就不能声明为protected
    • 父类被static、private修饰的方法都不能被重写
    • 子类和父类在同一个包中,那么子类可以重写父类中的所有方法,除了声明为private和final的方法
    • 子类和父类不在同一个包中,那么子类只能够重写父类的 声明为public 和protected的非final方法
    • 重写的方法,可以使用 @Override 注解来显式指定。有了这个注解能够帮我们检查这个方法有没有被正确重写。例如不小心讲方法名拼写错了,此时编译器就会发现父类中并没有这个方法,就会编译报错,构不成重写。

    image.png

    2.3.2 🤯 [generate小技巧]

    我们右击,点击generate,然后发现这个选项
    image.png
    image.png
    这样就可以自动生成重写的方法了
    image.png

    2.3.3 🤯 [重写和重载的区别]

    区别点重载(overloading)重写(override)
    参数列表必须修改一定不能修改
    返回类型可以修改一定不能修改
    访问限定符可以修改不能做出更严格的限制(子类权限大于父类)

    即:方法重载式一个类的多态性的表现,而方法重写式子类与父类的一种多态性表现
    11.png
    image.png

    2.3.4🤯 [重写的设计原则]

    对于已经投入使用的类,我们要做到尽量不去进行修改。最好的方式是:重新定义一个新的类,来重复利用其中共性的内容,并且添加或者改动新的内容。
    例如:若干年前的手机,只能打电话,发短信,来电显示只能显示号码,而今天的手机在来电显示的时候,不仅仅可以显示号码,还可以显示头像,地区等。在这个过程中,我们不应该在原来的老的类上进行修改,因为原来的类可能还有用户在使用,直接修改会影响到这些用户的使用效果,正确做法应该是新建一个手机的类,对来电显示这个方法重写就好了,这样就达到了我们当今的需求
    112.png

    🥫 静态绑定

    也称为前期绑定(早绑定),即在编译时,根据用户所传递实参类型就确定了具体调用哪个方法。
    典型代表函数重载

    🫔 动态绑定

    也称为后期绑定(晚绑定),即在编译时,不能确定方法的行为,需要等到程序运行时,才能够确定具体调用哪个类的方法

    2.4🌯 向上转型和向下转型

    2.4.1🍠 向上转型

    image.png
    向上转型:实际上就是创建一个子类对象,将其当成父类对象来舒勇
    语法格式: 父类类型 对象名 = new 子类类型();

    Animal animal = new Cat("元宝"2);
    

    animal是父类类型,但可以引用一个子类对象,因为是从小范围向大范围的转换

    无标题.png
    猫和狗都是动物,因此将子类对象转化为父类引用时合理的,大范围可以囊括小范围,是安全的
    🐲【使用场景】

    1. 直接赋值
    2. 方法传参
    3. 方法返回
    public class TestAnimal {
        //2.方法传参:形参为父类型引用,可以接受任意子类的
        public static void eatFood(Animal a){
        a.eat();
        }
        
        //3.作为返回值:返回任意子类对象
        public static Animal buyAnimal(String var){
            if("狗"==var){
                return new Dog("狗狗"1);
            }else if("猫"==var){
                return new Cat("猫猫",1);
            }else{
                return null;
            }
        }
        public static void main(String[] args){
            //1.直接赋值:子类对象赋值给父类对象
            Animal cat = new Cat("元宝"2);
            Dog dog = new Dog("小七",1);
            
            eatFood(cat);
            eatFood(dog);
            
            Animal animal = buyAnimal("狗");
            animal.eat();
            
            animal = buyAnimal("猫");
            animal.eat();
        }
    }
    

    向上转型的优点:让代码实现更加简单灵活
    向上转型的缺陷:不能调用到子类特有的方法

    2.4.2🥩 向下转型

    将一个子类对象经过向上转型之后当成父类对象使用,再无法调用子类的方法,但有时候可能需要调用子类特有的方法,此时:将父类引用再还原为子类对象即可,即向下转换。
    image.png

    public class TestAnimal {
        Cat cat = new Cat("元宝",2);
        Dog dog = new Dog("小七",1);
        
        //向上转型
        Animal animal = cat;
        animal.eat();
        animal = dog;
        animal.eat();
        
        //下面这种情况会编译失败
        //编译时编译器将animal当作Animal的对象处理
        //而Animal类中并没有bark方法,因此编译就会失败
        //animal.bark();
        
        //向上转型
        //程序可以通过编译,但是运行的时候还是会抛出异常
        //因为:animal实际上指向的是狗的对象
        //现在要强制还原为猫则无法正常还原,运行时抛出:ClassCastException
        cat = (Cat)animal;
        cat.mew();
        
        //animal本来指向的就是狗,因此将animal还原为狗也是安全的
        dog = (Dog)animal;
        dog.bark();
    }
    

    向下转型用的比较少,而且不安全,万一转换失败,运行时就会抛出异常。Java中为了提高向下转型的安全性,引入了instanceof,如果该表达式为true,则可以安全转换

    public class TestAnimal {
        public static void main(String[] args){
            Cat cat = new Cat("元宝",2);
            Dog dog = new Dog("小七",1);
            
            //向上转型
            Animal animal = cat;
            animal.eat();
            animal = dog;
            animal.eat();
            
            if(animal instanceof Cat){
                cat = (Cat)animal;
                cat.mew();
            }
            
            if(animal instanceof Dog){
                dog = (Dog)animal;
                dog.bark();
            }
        }
    }
    

    2.5🍗 多态的优缺点

    使用多态的好处
    1.能够降低代码的“圈复杂度”,避免使用大量的if-else

    什么叫“圈复杂度”?
    圈复杂度是一种描述一段代码复杂程度的方式。
    一段代码如果平铺直叙,那么就比较简单容易理解。
    而如果有很多的条件分支或者循环语句,就认为理解起来更复杂
    因此我们可以简单粗暴的计算一段代码中条件语句和循环语句出现的个数,这个 数就称为“圈复杂度”。如果一个方法的圈复杂度太高,就需要考虑重构
    不同公司对于代码的圈复杂度的规范不一样,一般不会超过10

    例如我们现在需要打印的不是一个形状了,而是多个形状,如果不基于多态,实现代码如下👇

    public class DrawShapes {
        Rect rect = new Rect();
        Cycle cycle = new Cycle();
        Flower flower = new Flower();
        String[] shapes = {"cycle","rect","cycle","rect","flowers"};
    
        public static void main(String[] args) {
            Rect rect = new Rect();
            Cycle cycle = new Cycle();
            Flower flower = new Flower();
            String[] shapes = {"cycle","rect","cycle","rect","flower"};
            for(String shape:shapes){
                if(shape.equals("cycle")){
                    cycle.draw();
                }else if(shape.equals("rect")){
                    rect.draw();
                }else if(shape.equals("flower")){
                    flower.draw();
                }
            }
        }
    }
    

    输出结果为👇
    image.png
    如果使用多态,则不必写出这么多的if-else分支语句,代码将更加简单

        public static void drawShapes(){
            Shapes[] shapes = {new Cycle(),new Rect(),new Cycle(),
                               new Rect(),new Flower()};
            for(Shapes shape = shapes){
                shape.draw();
            }
        }
    

    2.可扩展能力更强
    如果要新增一种新的形状,使用多态的方式代码改动成本也比较低

    class Triangle extends Shape {
        @Override
        public void draw(){
            System.out.println("▲");
        }
    }
    

    对于类的调用者来说,(drawShapes方法),只要创建一个新类的实例就可以了,改动成本很低。
    而对于不用多态的情况,就要把drawShapes中的if-else进行一定的修改,改动成本更高
    多态的缺陷:代码运行的效率降低

    2.6🍖 避免在构造方法中调用重写的方法

    这里介绍一个埋着坑的代码,我们创建两个类,B是父类,D是子类,D中重写了func的方法。并且B的构造方法中调用了func

    class B{
        public B(){
            func();
        }
        public void func(){
            System.out.println("B.func()");
        }
    }
    class D extends B{
        private int num = 1;
        public void func(){
            System.out.println("D.func()"+num);
        }
    }
    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            D d = new D();
        }
    }
    

    image.png
    为啥这里的执行结果是0而不是1捏?

    • 构造D对象的时候,会调用B的构造方法。
    • B的构造方法中调用了func方法,此时会触发动态绑定,会调用到D中的func
    • 此时D对象自身还没有构造,此时num处在未初始化的状态,值为0

    结论:“用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”,尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写,就会触发动态绑定,但是这个时候子类对象还没有构造完成),可能就会出现一些隐藏的且极难被发现的问题。

    多态就介绍到这里
    希望能帮到你
    感谢阅读~

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java多态的作用