Java 多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：

Java 多态 - 图1

多态性是对象多种表现形式的体现。

现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：

  • 如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；
  • 如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；
  • 在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。

同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

多态的优点

    1. 消除类型之间的耦合关系
    1. 可替换性
    1. 可扩充性
    1. 接口性
    1. 灵活性
    1. 简化性

多态存在的三个必要条件

  • 继承
  • 重写
  • 父类引用指向子类对象

比如：

  1. Parent p = new Child();

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法。

多态的好处：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

以下是一个多态实例的演示，详细说明请看注释：

Test.java 文件代码：

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.       show(new Cat());  // 以 Cat 对象调用 show 方法
  4.       show(new Dog());  // 以 Dog 对象调用 show 方法
  6.       Animal a = new Cat();  // 向上转型  
  7.       a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
  8.       Cat c = (Cat)a;        // 向下转型  
  9.       c.work();        // 调用的是 Cat 的 work
  10.   }  
  12.     public static void show(Animal a)  {
  13.       a.eat();  
  14.         // 类型判断
  15.         if (a instanceof Cat)  {  // 猫做的事情 
  16.             Cat c = (Cat)a;  
  17.             c.work();  
  18.         } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 
  19.             Dog c = (Dog)a;  
  20.             c.work();  
  21.         }  
  22.     }  
  23. }
  25. abstract class Animal {  
  26.     abstract void eat();  
  27. }  
  29. class Cat extends Animal {  
  30.     public void eat() {  
  31.         System.out.println("吃鱼");  
  32.     }  
  33.     public void work() {  
  34.         System.out.println("抓老鼠");  
  35.     }  
  36. }  
  38. class Dog extends Animal {  
  39.     public void eat() {  
  40.         System.out.println("吃骨头");  
  41.     }  
  42.     public void work() {  
  43.         System.out.println("看家");  
  44.     }  
  45. }

执行以上程序，输出结果为：

  1. 吃鱼
  2. 抓老鼠
  3. 吃骨头
  4. 看家
  5. 吃鱼
  6. 抓老鼠

虚函数

虚函数的存在是为了多态。

Java 中其实没有虚函数的概念，它的普通函数就相当于 C++ 的虚函数，动态绑定是Java的默认行为。如果 Java 中不希望某个函数具有虚函数特性，可以加上 final 关键字变成非虚函数。

重写

我们将介绍在 Java 中，当设计类时，被重写的方法的行为怎样影响多态性。

我们已经讨论了方法的重写，也就是子类能够重写父类的方法。

当子类对象调用重写的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重写的方法。

要想调用父类中被重写的方法，则必须使用关键字 super。

Employee.java 文件代码：

  1. /* 文件名 : Employee.java */
  2. public class Employee {
  3.    private String name;
  4.    private String address;
  5.    private int number;
  6.    public Employee(String name, String address, int number) {
  7.       System.out.println("Employee 构造函数");
  8.       this.name = name;
  9.       this.address = address;
  10.       this.number = number;
  11.    }
  12.    public void mailCheck() {
  13.       System.out.println("邮寄支票给： " + this.name
  14.        + " " + this.address);
  15.    }
  16.    public String toString() {
  17.       return name + " " + address + " " + number;
  18.    }
  19.    public String getName() {
  20.       return name;
  21.    }
  22.    public String getAddress() {
  23.       return address;
  24.    }
  25.    public void setAddress(String newAddress) {
  26.       address = newAddress;
  27.    }
  28.    public int getNumber() {
  29.      return number;
  30.    }
  31. }

假设下面的类继承Employee类：

Salary.java 文件代码：

  1. /* 文件名 : Salary.java */
  2. public class Salary extends Employee
  3. {
  4.    private double salary; // 全年工资
  5.    public Salary(String name, String address, int number, double salary) {
  6.        super(name, address, number);
  7.        setSalary(salary);
  8.    }
  9.    public void mailCheck() {
  10.        System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 ");
  11.        System.out.println("邮寄支票给：" + getName()
  12.        + " ，工资为：" + salary);
  13.    }
  14.    public double getSalary() {
  15.        return salary;
  16.    }
  17.    public void setSalary(double newSalary) {
  18.        if(newSalary >= 0.0) {
  19.           salary = newSalary;
  20.        }
  21.    }
  22.    public double computePay() {
  23.       System.out.println("计算工资，付给：" + getName());
  24.       return salary/52;
  25.    }
  26. }

现在我们仔细阅读下面的代码，尝试给出它的输出结果：

VirtualDemo.java 文件代码：

  1. /* 文件名 : VirtualDemo.java */
  2. public class VirtualDemo {
  3.    public static void main(String [] args) {
  4.       Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00);
  5.       Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00);
  6.       System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- ");
  7.       s.mailCheck();
  8.       System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");
  9.       e.mailCheck();
  10.     }
  11. }

以上实例编译运行结果如下：

  1. Employee 构造函数
  2. Employee 构造函数
  3. 使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- 
  4. Salary 类的 mailCheck 方法 
  5. 邮寄支票给：员工 A ，工资为：3600.0
  6.  
  7. 使用 Employee 的引用调用 mailCheck--
  8. Salary 类的 mailCheck 方法 
  9. 邮寄支票给：员工 B ，工资为：2400.0

例子解析

  • 实例中，实例化了两个 Salary 对象：一个使用 Salary 引用 s，另一个使用 Employee 引用 e。

  • 当调用 s.mailCheck() 时，编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck()，执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。

  • 因为 e 是 Employee 的引用，所以调用 e 的 mailCheck() 方法时，编译器会去 Employee 类查找 mailCheck() 方法 。

  • 在编译的时候，编译器使用 Employee 类中的 mailCheck() 方法验证该语句，但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是 Salary 类中的 mailCheck() 方法。

以上整个过程被称为虚拟方法调用，该方法被称为虚拟方法。

Java中所有的方法都能以这种方式表现，因此，重写的方法能在运行时调用，不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。

多态的实现方式

方式一：重写：

这个内容已经在上一章节详细讲过，就不再阐述，详细可访问：Java 重写(Override)与重载(Overload)。

方式二：接口

  • 1.生活中的接口最具代表性的就是插座，例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中，因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则，有可能到国外就不行，那是因为国外自己定义的接口类型。

  • 2.java中的接口类似于生活中的接口，就是一些方法特征的集合，但没有方法的实现。具体可以看 java接口 这一章节的内容。

方式三：抽象类和抽象方法

详情请看 Java抽象类 章节。