java面向对象之 多态 Polymorphism

多态（Polymorphism）：用我们通俗易懂的话来说就是子类就是父类（猫是动物，学生也是人），因此多态的意思就是：父类型的引用可以指向子类的对象。

1、多态的含义：一种类型，呈现出多种状态

主要讨论(狭义的)：类多态、方法多态

多态的前提：使用父类的引用指向子类对象

子类”is-a”父类，将子类对象当作父类类型来看待

Animal     a1   =    new     Cat();

父类       引用                子类

编译时类型                    运行时类型

编译器                         JVM

主观类型                       客观类型

2、多态的三大定理：

（1）对象不变    new Cat(); 不会变为Dog对象

（2）编译时，只能调用编译时类型已定义的方法         （能调用什么）

编译时类型Animal类 中 有eat方法 才可以调用

没有catchMouse方法 不可调用

（3）运行时，会执行运行时类型覆盖后的方法（非静态） （调用的是什么）

       运行时类型Cat类 覆盖了eat方法 运行时会执行

方法的重写、重载与动态连接构成多态性。Java之所以引入多态的概念，原因之一是Java只 允许单继承，派生类与基类间有IS-A的关系（即“猫”is a “动物”）。这样做虽然保证了继承关系的简单明了，但是势必在功能上有很大的限制，所以，Java引入了多态性的概念以弥补这点的不足，此外，抽象类和接口也是解决单继承规定限制的重要手段。同时，多态也是面向对象编程的精髓所在。

在一个类中，可以定义多个同名的方法，只要确定它们的参数个数和类型不同，这种现象称为类的多态。类的多态性体现在两方面：一是方法的重载上，包括成员方法和构造方法的重载；二是在继承过程中，方法的重写。

多态性是面向对象的重要特征。方法重载和方法覆写实际上属于多态性的一种体现，真正的多态性还包括对象多态性的概念。

对象多态性主要是指子类和父类对象的相互转换关系。

a) 向上类型转换（upcast）：比如说将Cat类型转换为Animal类型，即将子类型转换为父类型。对于向上类型转换，不需要显式指定。

b) 向下类型转换（downcast）：比如将Animal类型转换为Cat类型。即将父类型转换为子类型。对于向下类型转换，必须要显式指定（必须要使用强制类型转换）。

大谈抽象

抽象类（abstract class）：使用了abstract关键字所修饰的类叫做抽象类。抽象类无法实例化，也就是说，不能new出来一个抽象类的对象（实例）。

抽象方法（abstract method）：使用abstract关键字所修饰的方法叫做抽象方法。抽象方法需要定义在抽象类中。相对于抽象方法，之前所定义的方法叫做具体方法（有声明，有实现）。

如果一个类包含了抽象方法，那么这个类一定是抽象类。

如果某个类是抽象类，那么该类可以包含具体方法（有声明、有实现）。

如果一个类中包含了抽象方法，那么这个类一定要声明成abstract class，也就是说，该类一定是抽象类；反之，如果某个类是抽象类，那么该类既可以包含抽象方法，也可以包含具体方法。

无论何种情况，只要一个类是抽象类，那么这个类就无法实例化。

在子类继承父类（父类是个抽象类）的情况下，那么该子类必须要实现父类中所定义的所有抽象方法；否则，该子类需要声明成一个abstract class。

谈接口

Java语言不支持一个类有多个直接的父类(多继承),但现实例子中，又有很多类似于多继承的例子，比如教师，他的父类既可以是人，也可以是父母，所以，在java中就用继承来填充这个空缺，java不可以多继承， 但可以实现（implements）多个接口,间接的实现了多继承。

Java接口的特征归纳：

1, Java接口中的成员变量默认都是public,static,final类型的(都可省略),必须被显示初始化,即接口中的成员变量为常量(大写,单词之间用"_"分隔)

2, Java接口中的方法默认都是public,abstract类型的(都可省略),没有方法体,不能被实例化

3, Java接口中只能包含public,static,final类型的成员变量和public,abstract类型的成员方法

4, 接口中没有构造方法,不能被实例化

5, 一个接口不能实现(implements)另一个接口,但它可以继承多个其它的接口

6, Java接口必须通过类来实现它的抽象方法

public class A implements B{...}

7, 当类实现了某个Java接口时,它必须实现接口中的所有抽象方法,否则这个类必须声明为抽象的

8, 不允许创建接口的实例(实例化),但允许定义接口类型的引用变量,该引用变量引用实现了这个接口的类的实例

9, 一个类只能继承一个直接的父类,但可以实现多个接口,间接的实现了多继承.

10、通过接口,可以方便地对已经存在的系统进行自下而上的抽象,对于任意两个类,不管它们是否属于同一个父类,只有它们存在相同的功能,就能从中抽象出一个接 口类型.对于已经存在的继承树,可以方便的从类中抽象出新的接口,但从类中抽象出新的抽象类却不那么容易,因此接口更有利于软件系统的维护与重构.对于两 个系统,通过接口交互比通过抽象类交互能获得更好的松耦合.

11、接口是构建松耦合软件系统的重要法宝,由于接口用于描述系统对外提供的所有服务,因此接口中的成员变量和方法都必须是public类型的,确保外部使用者 能访问它们,接口仅仅描述系统能做什么,但不指明如何去做,所有接口中的方法都是抽象方法,接口不涉及和任何具体实例相关的细节,因此接口没有构造方法, 不能被实例化,没有实例变量.

 比较抽象类与接口

相同点

1, 代表系统的抽象层,当一个系统使用一颗继承树上的类时,应该尽量把引用变量声明为继承树的上层抽象类型,这样可以提高两个系统之间的送耦合

2, 都不能被实例化

3, 都包含抽象方法,这些抽象方法用于描述系统能提供哪些服务,但不提供具体的实现

不同点:

1, 在抽象类中可以为部分方法提供默认的实现,从而避免在子类中重复实现它们,这是抽象类的优势,但这一优势限制了多继承,而接口中只能包含抽象方法.由于在 抽象类中允许加入具体方法,因此扩展抽象类的功能,即向抽象类中添加具体方法,不会对它的子类造成影响,而对于接口,一旦接口被公布,就必须非常稳定,因 为随意在接口中添加抽象方法,会影响到所有的实现类,这些实现类要么实现新增的抽象方法,要么声明为抽象类

2, 一个类只能继承一个直接的父类,这个父类可能是抽象类,但一个类可以实现多个接口,这是接口的优势,但这一优势是以不允许为任何方法提供实现作为代价的 三, 为什么Java语言不允许多重继承呢?当子类覆盖父类的实例方法或隐藏父类的成员变量及静态方法时,Java虚拟机采用不同的绑定规则,假如还允许一个类 有多个直接的父类,那么会使绑定规则更加复杂,

结论：

因此,为了简化系统结构设计和动态绑定机制,Java语言禁止多重继承.而接口中只有抽象方法,没有实例变量和静态方法,只有接口的实现类才会实现 接口的抽象方法(接口中的抽象方法是通过类来实现的),因此,一个类即使有多个接口,也不会增加Java虚拟机进行动态绑定的复杂度.因为Java虚拟机 永远不会把方法与接口绑定,而只会把方法与它的实现类绑定.四, 使用

接口和抽象类的总体原则

1, 用接口作为系统与外界交互的窗口站在外界使用者(另一个系统)的角度,接口向使用者承诺系统能提供哪些服务,站在系统本身的角度,接口制定系统必须实现哪 些服务,接口是系统中最高层次的抽象类型.通过接口交互可以提高两个系统之间的送耦合系统A通过系统B进行交互,是指系统A访问系统B时,把引用变量声明 为系统B中的接口类型,该引用变量引用系统B中接口的实现类的实例。

2, Java接口本身必须非常稳定,Java接口一旦制定,就不允许随遇更加,否则对外面使用者及系统本身造成影响

3, 用抽象类来定制系统中的扩展点

抽象类来完成部分实现,还要一些功能通过它的子类来实现