1、Java 多态
继承使我们可以从另一个类继承属性和方法。多态使用这些方法来执行不同的任务。这使我们能够以不同的方式执行单个方法。
1)引用的多态
父类的引用可以指向本类的对象,父类的引用可以指向子类的对象。
注意:子类的对象不可以指向父类的对象
2)方法的多态
创建本类对象时,调用的方法为本类的方法。创建子类对象时,调用的方法为子类重写的方法或者继承的方法。
注意:父类的引用调用的方法不能是子类独有的方法,必须是从父类继承的方法或重写父类的方法。
2、多态中的引用类型转换
1)向上类型转换(隐式/自动类型转换),是小类型到大类型的转换。不存在风险。
2)向下类型转换(强制类型转换),是大类型向小类型转换。有风险。
3)instanceof运算符,来解决引用对象的类型,避免类型转换的安全问题。(animal instanceof Cat)
3、多态实现方式
Java 的多态特性通过方法重载和方法重写的方式实现,它可以让程序更加灵活和可扩展。方法重载发生在编译时,而方法重写则通过动态绑定在运行时确定执行哪个方法。
1)方法重载
方法重载是指在同一个类中,允许存在多个方法名相同但参数不同的方法。方法的选择是在编译时确定的。
class Printer { // 打印整数 public void print(int a) { System.out.println("Printing integer: " + a); } // 打印字符串 public void print(String str) { System.out.println("Printing string: " + str); } // 打印浮点数 public void print(double a) { System.out.println("Printing double: " + a); } } public class TestOverloading { public static void main(String[] args) { Printer printer = new Printer(); printer.print(100); // 调用 print(int) printer.print("Hello"); // 调用 print(String) printer.print(99.99); // 调用 print(double) } }
2)方法重写
方法重写是指子类重新实现父类已经定义的某个方法,从而改变该方法的行为。方法重写的实现是在运行时通过动态绑定来确定。
class Animal { public void sound() { System.out.println("Animal makes a sound"); } } class Dog extends Animal { @Override public void sound() { System.out.println("Dog barks"); } } class Cat extends Animal { @Override public void sound() { System.out.println("Cat meows"); } } public class TestPolymorphism { public static void main(String[] args) { Animal animal1 = new Dog(); // 父类引用指向子类对象 Animal animal2 = new Cat(); // 父类引用指向子类对象 animal1.sound(); // 输出:Dog barks animal2.sound(); // 输出:Cat meows } }
4、多态实例代码
多态的体现是父类的引用指向了自己的子类对象,父类的引用也可以接收自己的对象。实现多态的前提是必须是类与类之间只有关系,要么继承或实现。通常还有一个前提,存在覆盖。多态的好处是多态的出现大大的提高了程序的扩展性。
例如:
public class Main { public static void main(String[] args) { Animal myAnimal = new Animal(); // 创建 Animal 对象 Animal myCat = new Cat(); // 创建 Cat 对象 Animal myDog = new Dog(); // 创建 Dog 对象 myAnimal.eat(); myCat.eat(); myDog.eat(); } }
class Animal { public void eat() { System.out.println("吃饭"); } } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } public void catchMouse() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } public void kanJia() { System.out.println("看家"); } }
“继承”和“多态性”对于代码可重用性很有用:创建新类时,重用现有类的属性和方法。
5、多态的核心特性
1)父类引用指向子类对象
多态的实现依赖于父类引用指向子类对象。例如,在上面的例子中,Animal animal1 = new Dog();
,Animal animal2 = new Cat();
,虽然 animal1
和 animal2
是 Animal
类型的引用,但它们指向的是 Dog
和 Cat
类型的对象。
2)动态绑定
在方法调用时,Java 会根据对象的实际类型(而不是引用类型)来决定调用哪个方法,这一过程是在运行时发生的,称为动态绑定。
3)方法重写
子类必须使用 @Override
注解来标记重写父类的方法,这样可以确保子类正确地重写了父类的方法。方法签名(方法名、参数列表)必须与父类中的方法完全一致。父类的方法可以是 public
、protected
或 default
,但不能是 private
,否则子类无法重写该方法。
6、多态的好处
1)提高代码的灵活性和扩展性
使用多态,代码的实现可以更加通用和灵活。如通过父类引用来调用子类方法,可以使得代码在运行时根据具体的子类类型执行不同的行为。
2)减少代码的耦合度
多态使得代码更加松散耦合,父类可以定义标准接口,子类可以实现具体的行为。调用者不关心子类的具体类型,只需要关心父类定义的接口即可。
3)支持设计模式
多态是许多设计模式的基础,如策略模式(Strategy Pattern)、模板方法模式(Template Method Pattern)等。通过多态,策略或算法的切换可以不改变客户端代码的逻辑。
4)提高代码的可维护性
通过多态,代码变得更易于维护,因为新的子类可以通过继承或实现接口的方式添加到程序中,而不需要修改现有的代码。