Java中的多态
一、多态定义及存在条件
1.1 多态的定义
多态是什么？
- 多态是同一个行为具有不同的表现形式或形态的能力
- 同一方法可以根据发送对象的不同而采用不同的行为方式
例如：打印机分为黑白打印机和彩色打印机，在黑白打印机情况下打出来为黑白，在彩色打印机情况下打印出来为彩色
多态就是事物的多种形态，一个对象在不同条件下所表现的不同形式
1.2 多态的存在条件
多态存在的三个必要条件
- 继承或实现：在多态中必须存在有继承或实现关系的子类和父类
- 方法的重写：子类对父类中的某些方法进行重新定义（重写，使用@Override注解进行重写）
- 基类引用指向派生类对象，即父类引用指向子类对象，父类类型：指子类对象继承的父类类型，或实现的父接口类型
1.3 多态的格式
- 父类类型 变量名 = new 子类类型（）；
- 然后通过 变量名.方法名（）调用在子类中重写的方法
- 多态体现为父类引用变量可以指向子类对象：定义了一个父类类型的引用，指向新建的子类类型的对象，由于子类是继承他的父类的，所以父类类型的引用是可以指向子类类型的对象的
1.4多态中的成员特点
- 多态成员变量：编译运行看左边
此处举例Animal是父类，Dog是子类
- Animal dog = new Dog(); //Animal是引用类型，Dog是实际类型
- System.out.println(dog.age) //dog的引用类型是Animal,所以取到的是父类Animal中的值,说白了dog是属于Animal类，Animal中变量的值是多少就通过对象就取得多少
父类Animal:
//父类
public class Animal {
public int age = 11;
}
子类Dog:
//子类
public class Dog extends Animal {
public int age = 33;
}启动项：
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
//父类类型 对象 = new 子类类型（）
Animal dog = new Dog();
System.out.println(dog.age);
}
}
控制台打印输出：父类中定义的age
11 - 多态成员方法：编译看左边，运行看右边
此处举例Animal是父类，Dog是子类
- Animal dog = new Dog（）； //Animal是引用类型，Dog是实际类型
- dog.eat(); //变量dog的实际类型是Dog,即是由Dog 这个实际类型new出来的，因此dog.eat() 调用的应该是子类Dog中重写的方法
父类Animal：
//父类
public class Animal {
public void eat() {
System.out.println("午餐吃狗粮");
}
}
子类Dog:
//子类
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("晚餐吃狗粮");
}
}
启动项：
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
//父类类型 对象 = new 子类类型（）
Animal dog = new Dog();
dog.eat();
}
}
控制台打印输出：调用的是子类中重写的方法
晚餐吃狗粮1.5 重写方法的快捷键
在子类Dog中右键选择Generate
选择Override Methods然后点击生成
1.6 多态的特点
- 多态情况下，子类和父类存在同名的成员变量时，访问的时父类的成员变量
- 多态情况下，子父类存在同名的非静态成员方法时，访问的是子类中重写的方法
- 多态情况下，子父类存在同名的静态成员变量成员方法时，访问的是父类的成员函数
- 多态情况下，不能访问子类独由的方法
对于子类独有的方法，父类无法访问，
父类Animal保持不变：
//父类
public class Animal {
public void eat() {
System.out.println("午餐吃狗粮");
}
}
子类Dog:增加子类读有的方法walk()
//子类
public class Dog extends Animal {
public void walk(){
System.out.println("子类独有的方法");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("晚餐吃狗粮");
}
}
启动项：walk()方法爆红，即编译报错，
根据多态成员方法中编译看左边，运行看右边的原理
Animal dog = new Dog（）；
可知 左边的Animal引用类型中没有walk()这个方法，故编译不通过，编译爆红
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
//父类类型 对象 = new 子类类型（）
Animal dog = new Dog();
dog.eat(); //访问的是子类中重写的方法
dog.walk(); //walk方法爆红,即编译报错，编译看左边，dog类的实例对象Animal没有walk（）这个方法，所以编译报错
}
}
那么想要直接访问子类独有的方法，该如何解决呢，由此引出了引用类型转换
二、引用类型转换
2.1 为什么需要引用类型转换
- 上面的例子说明了，在多态情况下，使用Animal引用类型构建出来的对象dog无法访问子类Dog所独有的方法walk（）；强行调用时方法会爆红，编译出错，即我们所说的编译看左边，运行看右边
- 而且我们在多态情况下调用方法时，首先会检查等式左边的引用类型（父类）中是否有该方法存在，如果父类中没有该方法，则编译器直接报错，也就代表着，父类无法调用子类独有的方法
- 既然编译都出错了，更别说运行了，这也是多态所造成的，因此如果我们想要调用子类的方法，必须做到向下转型
2.2 向上转型（自动转换）
先了解什么向上转型（儿子变父亲）
向上转型：
多态本身是子类向父类向上转换（自动转换）的过程，这个过程是默许的，当父类引用指向一个子类对象时，就是向上转型
父类引用指向子类对象：
Animal dog = new Dog（）
左边的Animal是引用类型，而dog是由右边的Dog实例对象new出来的，在上面这个等式中，左边的引用Animal指向了子类的对象dog，原本是子类对象的dog完成了向上转型
对于父类和子类的关系，直接用图来描述
Animal父类是大范围的类型，而Cat和Dog类均属于动物类的子类，所以对于子类这种范围小的，我们可以自动转型给父类的变量，儿子向上转型，父亲是唯一的，因此是自动转换
使用格式：
父类类型 变量名 = new 子类类型（）；
Animal dog = new Dog（）
通过由实例变量Dog类new出来的变量dog作为中介，使得引用变量Animal有所指向，从而完成了向上转型
相当于是
Animal dog = （Animal) new Dog（）
2.3 向下转型（父亲变儿子，需要强制转换）
向上转型是一个子类变成父类的过程，下面介绍向下转型
向下转型：
向下转型是父类向子类转换的过程，这个过程需要强制转换（父亲变儿子肯定是需要条件的），一个可以将父类对象转换为子类对象，可以使用强制类型转换的格式，这便是向下转型
继续拿图说话
对于Dog、Cat这些子类来说，他们只是父类Animal的一部分，而对于父类来说。他拥有更多的子类 牛、羊等，所以一旦父类要转换成子类，就必须指定要变成哪个子类，必须有指向性，所以向下转型才是强制转换
使用格式：
向上转型
父类类型 变量名 = new 子类类型（）；
Animal dog = new Dog（）
向下转型
子类类型 子类变量名 = （子类类型） 父类变量名
Dog dog1 = (Dog) dog;
dog1.walk； //此时可以使用子类独有的方法了
代码示例如下：
父类Animal:
//父类
public class Animal {
public void eat() {
System.out.println("午餐吃狗粮");
}
}
子类Dog：包含有子类独有的方法walk()
//子类
public class Dog extends Animal {
public void walk(){
System.out.println("子类独有的方法");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("晚餐吃狗粮");
}
}
启动项：
通过
Dog dog1 = (Dog) dog;完成向下转型再利用向下转型成功的子类对象dog1调用子类中独有的方法walk()
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
//父类类型 对象 = new 子类类型（）
Animal dog = new Dog();
//向下转型
//子类类型 子类变量名 = （子类类型） 父类变量名
Dog dog1 = (Dog) dog;
dog.eat(); //访问的是子类中重写的方法
//通过向下转型的子类对象调用子类独有的方法
dog1.walk(); //walk方法爆红,即编译报错，编译看左边，dog类的实例对象Animal没有walk（）这个方法，所以编译报错
}
}
控制台打印输出：
晚餐吃狗粮
子类独有的方法所以对于多态中，无法使用子类特有的方法也通过向下转型，将父类类型强制转换为某个子类类型后，再进行方法的调用
2.4 向下转型的问题
虽然可以通过向下转型可以调用子类独有的方法，但也会产生下面的问题
增加一个子类Cat类，
Cat类中有其独有的方法sleep（）
//Cat类通过extends关键字继承父类Animal
public class Cat extends Animal {
public void sleep(){
System.out.println("Cat类独有的方法");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("晚餐吃猫粮");
}
}
父类Animal：
//父类
public class Animal {
public void eat() {
System.out.println("午餐吃狗粮");
}
}
子类Dog类：
//子类
public class Dog extends Animal {
public void walk(){
System.out.println("Dog类独有的方法");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("晚餐吃狗粮");
}
}
启动项：
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
//向上转型
//父类类型 对象 = new 子类类型（）
Animal cat = new Cat();
//向下转型
//子类类型 子类变量名 = （子类类型） 父类变量名
Dog dog1 = (Dog) cat;
//通过向下转型的子类对象调用子类独有的方法
dog1.walk(); //walk方法爆红,即编译报错，编译看左边，dog类的实例对象Animal没有walk（）这个方法，所以编译报错
}
}
控制台打印输出：爆出异常ClassCastException，即类型转换异常
分析：为什么会爆出类型转换异常
- 因为 在启动项中，向上转型的过程，Animal cat = new Cat(); cat对象是由子类Cat构造出来的
- 而向下转型的过程中 Dog dog1 = (Dog) cat; 却将其变成了Dog 类的对象，
- Dog类和Cat类都是Animal类的儿子类 ，
- 上面的步骤中的第二步将子类Cat的对象cat变成了兄弟类的对象dog,这就不是向下转型了，因此会报类型转换异常
那么如何避免这种异常呢 ，就需要使用instanceof关键字
2.5 instanceof关键字详解
Java为我们提供了一个关键字instanceof,它可以帮助我们避免出现ClassCastException这样的异常，
格式：
变量名 instanceof 数据类型
解释：
- 如果变量属于该数据类型或者其子类型，返回true
- 如果变量不属于该数据类或者其子类型，返回false
直接拿启动项来进行说明，
代码示例如下：
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
//向上转型
//父类类型 对象 = new 子类类型（）
Animal animal = new Cat();
//向下转型
//子类类型 子类变量名 = （子类类型） 父类变量名
if ( animal instanceof Cat){
Cat cat = (Cat) animal;
cat.sleep();
}else if(animal instanceof Dog){
Dog dog = (Dog) animal;
dog.walk();
}
}
}在进行了向上转型之后，在向下转型的过程中利用if语句来进行判断，而判断条件正是向上转型产生的变量与子类之间的关系
控制台打印输出：
Cat类独有的方法
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