【Java基础】Java中的多态

什么是多态

　　多态是一个对象的多种实现，是建立在继承的基础上的，即对象“人”，有老师和学生不同的实现，其实总结起来就是允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

多态的发生条件

　　多态发生的前提是：1. 要有继承发生； 2. 要有方法的重写； 3. 要有父类引用指向子类对象。

多态中成员的访问特点

　　一个类中有成员变量，构造方法，成员方法和静态方法，那在多态中这些成员的访问特点是如何的呢，下面通过代码来总结下。

/**
 * Created by lili on 15/10/21.
 */

class Person {
    String name = "person name";

    public Person() {
        System.out.println("person construct");
    }

    public void show() {
        System.out.println("person show!");
    }

    public static void play() {
        System.out.println("person play");
    }
}

class Student extends Person {
    String name = "Student name";
    String nickName = "young boy";

    public Student() {
        System.out.println("student construct");
    }

    public void show() {
        System.out.println("student show!");
    }

    public static void play() {
        System.out.println("student play");
    }

    public void study() {
        System.out.println("student study");
    }
}

public class PolymorphismTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Student();

        System.out.println("***********************************");
        System.out.println(person.name);

        System.out.println("***********************************");
        person.show();

        System.out.println("***********************************");
        person.play();

//        System.out.println("***********************************");
//        person.study(); //编译报错,找不到符号

//        System.out.println(person.nickName);//编译报错,找不到符号

    }
}

运行结果如下：

person construct
student construct
***********************************
person name
***********************************
student show!
***********************************
person play

Process finished with exit code 0

对结果进行解释和总结　　

　　1. 成员变量
　　　　编译看左边，运行看左边。

　　　　如果在父类引用总访问子类特有的成员变量则编译报错，例如System.out.println(person.nickName);//编译报错,找不到符号

　　　　子类和父类都有的，即子类继承的，不管对子类的成员变量如何做变化，最后显示的该成员变量的结果都是对父类成员变量操作后的结果。
　　2. 构造方法
　　　　这个是继承中的知识，是分层次初始化的，调用默认构造初始化，即虽然是new的Student，但是是先初始化Person，再初始化Student，所以打印顺序是：

　　　　person construct
　　　　student construct

　　3. 成员方法　　　　

　　　　编译看左边，运行看右边。

　　　　编译的时候只能调用父类有的成员方法，调用子类特有的成员方法则报错，这是多态的弊端，不能通过分类引用调用子类非继承成员方法。但是可以向下转型实            现这个功能，下文讲述。

　　　　运行的时候，由于成员方法重写了，所以运行子类中的该方法的具体实现，这点很有意思！所以person.show()最后打印结果是student show；
　　4. 静态方法
　　　　编译看左边，运行看左边。
　　　　静态和类相关，算不上重写，所以，访问还是左边的

多态的好处

　　多态的好处在于简化了代码，提供了很好的可扩充性。例如有一个“形状”对象，目前有“圆形”，“长方形”，“正方形”三种实现，在画图的测试方法中，方法的传递参数可以是“形状”类型，你传进来的可以是“圆形”，“长方形”，“正方形”对象，最后调用“形状”来画图，执行的是不同对象的画图方法。如果没有多态，则每个对象都需要专门写一个测试方法来测试，而现在只需要一个了。

如何访问多态中子类特有成员方法和成员变量：多态中的向下转型和向上转型

　　对于子类中的非继承自父类的特有方法和成员变量，例如student中的play方法，肯定有用的，但是如何调用呢？在这里就需要用到向下转型，把父类的引用利用强制类型转换给子类，然后通过这个子类引用去调用。示例程序如下：

/**
 * Created by lili on 15/10/21.
 */

class Person {
    String name = "person name";

    public Person() {
        System.out.println("person construct");
    }

    public void show() {
        System.out.println("person show!");
    }

    public static void play() {
        System.out.println("person play");
    }
}

class Student extends Person {
    String name = "Student name";
    String nickName = "young boy";

    public Student() {
        super.name = "student modified name";
        System.out.println("student construct");
    }

    public void show() {
        System.out.println("student show!");
    }

    public static void play() {
        System.out.println("student play");
    }

    public void study() {
        System.out.println("student study");
    }
}

class Teacher extends Person{

}

public class PolymorphismTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Student();

        Student student = (Student)person;
        student.study();

        Teacher teacher = (Teacher)person;
        teacher.show();

//        System.out.println(person.nickName);//编译报错,找不到符号

    }
}

运行结果：

person construct
student construct
student study
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Student cannot be cast to Teacher
    at PolymorphismTest.main(PolymorphismTest.java:54)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:497)
    at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:140)

Process finished with exit code 1

　　向下转型的特点

　　 　　1. 需要用到强制类型转换，将父类强制转型为子类，但是父类指向的对象必须是该子类实例化对象。

　　　　 2. 向下转型为父类引用指向子类对象相同的引用，可以实现子类特有方法和成员变量的访问。

　　向上转型的特点

　　　　1. 发生在传参或者new子类对象给父类引用的过程中

多态一个有趣的例子

/**
 * Created by lili on 15/10/21.
 */

class Person {

    public void show() {
        play();
    }

    public void play() {
        System.out.println("person play");
    }
}

class Student extends Person {

    public void play() {
        System.out.println("student play");
    }
}

class Monitor extends Student{
    public void show() {
        super.show();
    }
    public void play() {
        System.out.println("Monitor play");
    }
}

public class PolymorphismTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Student();
        person.show();//student中没有重写show，所以调用的是person的show()方法，但是show中调用play在student中有重写，所以最后打印student play

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

        Student student = (Student) person;
        student.show();

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

        student = new Monitor();
        student.show();//monitor中有重写show，所以调用student.show()方法时（student中的show是继承自person），由于monitor有继承，调用monitor
　　　　　　　　　　　　　　//的show()方法，但是monitor中show方法是调用super.show(),super中的show是调用play，最后还是打印Monitor的play

    }
}

运行结果：

student play
------------------
student play
------------------
Monitor play

Process finished with exit code 0