Java面向对象之多态性

一、多态性

多态是指一个对象可以拥有多种不同的形态，继承是实现多态的基础。

1.1 引用多态和方法多态

引用多态：父类引用可以指向本类的对象，也可以指向子类的对象
方法多态：
1、创建本类对象时，调用的方法为本类方法；
2、创建子类对象时，调用的方法为子类重写或继承的方法。

首先建立父类Animal，包含一个eat()方法，如下代码所示：

public class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("动物可以吃东西");
    }
}

然后建立子类Dog继承父类Animal，并重写eat()方法。

public class Dog extends Animal{
    public void eat(){
        System.out.println("狗狗可以吃东西");
    }
}

最后建立一个Cat类继承Animal，并独有getMouse()方法。

public class Cat extends Animal{
    public void getMouse(){
        System.out.println("猫会抓老鼠");
    }
}

通过测试类进行测试发现，父类的引用不能调用子类独有的方法。

public class InitTest {
    public static void main(String[] args) {
        Animal obj1 = new Animal();//父类的引用指向本类对象
        Animal obj2 = new Dog();//父类的引用指向子类对象
        Animal obj3 = new Cat();
        obj1.eat();//动物可以吃东西
        obj2.eat();//20岁的狗狗可以吃东西
        obj3.eat();//动物可以吃东西
    }
}

1.2 引用类型转换

向上类型转换（隐式或自动类型转换）：子类转换为父类对象
向下类型转换（强制类型转换）：父类转换为子类，有风险

向上类型转换好比是把杯子中的水倒进壶里，不会存在风险；而向下类型转换则是把壶里的水倒进杯子里，可能会溢出。为了避免这种风险的发生，可以使用instanceof关键字进行判断。如下代码所示：

public class InitTest {
    public static void main(String[] args) {
        Animal obj = new Dog();//向上类型转换
        if(obj instanceof Dog){
            Dog dog = (Dog)obj; //向下类型转换
        }else{
            System.out.println("不能进行Dog类型转换");
        }
        if(obj instanceof Cat){
            Cat cat = (Cat)obj;
        }else{
            System.out.println("不能进行Cat类型转换");
        }
    }
}

程序能够正常运行，且不能进行Cat类型转换。

二、抽象类与接口

2.1 抽象类

当某个父类只知道子类应该包含这些方法却不知如何实现时，需要用到抽象类。抽象类用abstract关键字修饰，它限制子类必须有哪些方法，但不关注实现。抽象类中可以包含普通方法，也可以没有方法。

例：利用抽象类编写程序，求矩形和圆的周长和面积。

实现步骤：
1、抽象出矩形和圆形的抽象类Shape作为父类，并定义要实现的方法求周长premeter()和求面积area()；
2、分别创建子类Rectangle和Circle，继承抽象父类Shape；
3、根据相关图形的求解算法，分别实现父类的抽象方法。

public abstract class Shape {
    public abstract double perimeter();
    public abstract double area();
}

public class Rectangle extends Shape {
    double length;
    double width;

    public Rectangle(double length,double width){
        this.length = length;
        this.width = width;
    }

    @Override
    public double perimeter() {
        return 2*(length+width);
    }

    @Override
    public double area() {
        return length*width;
    }

}

public class Circle extends Shape {
    double radius;
    final double PI = 3.14;

    public Circle(double radius){
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double perimeter() {
        return 2*PI*radius;
    }

    @Override
    public double area() {
        return PI*radius*radius;
    }

}

这里，由于不同的形状求解周长和面积时，需要的参数个数不同，在定义抽象方法中无法统一给出参数，可以在子类中定义变量，通过初始化构造方法进行参数的传递。下面是测试方法代码：

public class ShapeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Shape s1 = new Rectangle(2,4);
        Shape s2 = new Circle(3.9);
        System.out.println("矩形的周长："+s1.perimeter());
        System.out.println("矩形的面积："+s1.area());
        System.out.println("圆形的周长："+s2.perimeter());
        System.out.println("圆形的面积："+s2.area());
    }
}

2.2 接口

接口是一种特殊的类，由全局变量和公共方法组成。它定义了某一批类的规范，而不关心这些类的内部数据和实现细节，只规定这些类里必须提供某些方法。

接口里的属性是常量，默认会加上public static final三个关键字，接口里的方法只能是抽象方法，默认会加上public abstract关键字。

一个类可以实现多个接口，但类必须是先继承，然后实现接口。

例：傻瓜机和智能机继承了父类手机，父类的抽象方法里面都定义了打电话和发短信的功能，而智能机和PSP都有玩游戏的功能。此时PSP不具备手机的特征所以不宜继承手机类，而可以将玩游戏定义为一个接口，由智能机和PSP实现。

public interface IPlayGame {
    public void playGame();
}

public class SmartPhone extends Telphone implements IPlayGame{

    @Override
    public void call() {
        System.out.println("SmartPhone可以打电话");
    }

    @Override
    public void message() {
        System.out.println("SmartPhone可以发短信");
    }

    @Override
    public void playGame() {
        System.out.println("玩游戏的功能");
    }

}

public class PSP implements IPlayGame{
    @Override
    public void playGame() {
        System.out.println("玩游戏的功能");
    }
}

public class InterfaceTest {

    public static void main(String[] args) {
        IPlayGame ip1 = new SmartPhone();
        IPlayGame ip2 = new PSP();
        ip1.playGame();
        ip2.playGame();
    }

}

接口还可以通过匿名内部类的方式实现，即没有名字的内部类。此方式常用于高级开发中。

    public static void main(String[] args) {
        IPlayGame ip3 = new IPlayGame(){
        @Override
        public void playGame() {
            System.out.println("使用匿名内部类的方式实现接口");
        }
    };
    ip3.playGame();
}

注：文章根据本站相关课程的学习笔记整理而来，有错误或其他任何问题敬请指正，欢迎共同学习交流！