JavaSE:继承和多态(下篇)

目录

一、前言

二、多态

(一)多态的概念

(二)多态实现条件

(三)多态的优缺点

三、重写

(一)重写的概念

(二)重写的规则

 (三)重写和重载的区别

四、向上转型和向下转型

(一)向上转型

(二)向下转型 

 五、总结


一、前言

大家好,前几天蜡笔小欣带大家了解并学习了Java中的继承,子类通过extends关键字来继承父类。通过继承,子类可以重写父类的方法,从而实现多态性。今天我们就一起去认识Java中的多态,了解多态的概念,掌握多态的用法,使我们在写程序时更加方便。

二、多态

(一)多态的概念

多态 通俗来说,就是多种形态, 具体点就是去完成某个行为,当不同的对象去完成时会产生出不同 的状 态。
举个栗子:打印机的功能是打印文件,那么打印机又分为 彩色打印机黑白打印机

简单来说就是同一件事情,发生在不同对象身上,会产生不同的结果 。

(二)多态实现条件

多态实现的条件:

1. 必须在继承体系下,
2. 子类必须要对父类中方法进行重写,
3. 通过父类的引用调用重写的方法。

下面举个例子让大家更好地理解:

我们先定义一个父类Animal,这个类里面有两个成员变量,一个方法。

class Animal {public String name;public int age;public Animal(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void eat() {System.out.println(name + "正在吃东西");}
}

 接着我们定义两个子类,分别是Dog和Cat,都继承父类Animal,在这两个类中重写eat()方法。

class Dog extends Animal {public Dog(String name, int age) {super(name, age);}public void eat() {System.out.println(name + "正在吃狗粮");}public void bark() {System.out.println(name + "汪汪汪");}
}class Cat extends Animal {public Cat(String name, int age) {super(name, age);}public void eat() {System.out.println(name + "正在吃猫粮");}public void mew() {System.out.println(name + "喵喵喵");}
}

然后我们在Test里面定义一个静态方法func(),父类Animal作为参数引用,再调用eat()方法。

public class Test {public static void eat(Animal animal) {animal.eat();}
}

最后实例化对象,进行初始化赋值。

public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog("小白", 3);Cat cat = new Cat("汤姆", 5);eat(dog);eat(cat);
}
当类的调用者在编写 eat 这个方法的时候 , 参数类型为 Animal ( 父类 ), 此时在该方法内部并 不知道 , 也不关注 当前的animal引用指向的是哪个类型( 哪个子类 ) 的实例。 此时animal 这个引用调用 eat 方法可能会有多种不同的表现 ( 和animal 引用的实例 相关), 这种行为就称为 多态。

(三)多态的优缺点

多态的优点:
1. 能够降低代码的 " 圈复杂度 ", 避免使用大量的 if - else,
2. 可扩展能力更强。
多态缺陷:代码的运行效率降低

三、重写

(一)重写的概念

重写 (override) :也称为覆盖。重写是子类对父类非静态、非 private 修饰,非 final 修饰,非构造方法等的实现过程 进行重新编写, 返回值和形参都不能改变 即外壳不变,核心重写! 重写的好处在于子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

(二)重写的规则

1. 子类在重写父类的方法时,一般必须与父类方法原型一致 : 返回值类型方法名 ( 参数列表 ) 要完全一致。

2.被重写的方法返回值类型可以不同,但是必须是具有父子关系的。我们可以理解为将eat()方法定义为父子关系。

3.访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如:如果父类方法被public修饰,则子类中重写该方法就不能声明为protected。

4.父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。 

 5.重写的方法,可以使用 @Override 注解来显式指定。 有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验。 例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet),那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法就会编译报错,提示无法构成重写。

 操作步骤:1.点击鼠标右键,点击generate。

2.选择红色箭头所指向的部分。

3.点击我们要重写的方法。 

 4.最后就可以对父类的方法进行重写,如果我们不小心把重写的方法名写错了,@Override就可以帮我们检测出来,使我们在重写方法时更加方便。

 

 (三)重写和重载的区别

方法重载一个类的多态性表现,方法重写子类与父类的一种多态性表现。

四、向上转型和向下转型

(一)向上转型

向上转型:实际就是创建一个子类对象,将其当成父类对象来使用。
语法格式:父类类型 对象名 = new 子类类型()
Animal animal = new Cat ( " 汤姆 " , 5 );

animal是父类类型,但可以引用一个子类对象,因为是从小范围向大范围的转换。

下面我们举个例子看看:

class Animal {public String name;public int age;public Animal(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void eat() {System.out.println(name + "正在吃东西");}
}class Dog extends Animal {public Dog(String name, int age) {super(name, age);}@Overridepublic void eat() {System.out.println(name +"正在吃狗粮");}public void bark() {System.out.println(name + "汪汪汪");}
}public class Test {public static void eat(Animal animal) {animal.eat();}public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog("小白", 3);Animal animal =dog;//animal这个引用指向了Dog对象animal.eat();}
}

运行结果如下:

 

当我们把Dog类中eat()方法注释后,运行结果为:

我们会发现它执行了父类Animal中的eat()方法。那如果这时候我们在Dog类中加入一个color成员变量。

然后我们用对象animal去调用它试试看能否运行。

 我们发现结果报错,这是因为color这个属性是Dog类中的,而animal无法访问到。

Tips:
向上转型的优点:让代码实现更简单灵活。
向上转型的缺陷:不能调用到子类特有的方法。

(二)向下转型 

将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用,再无法调用子类的方法,但有时候可能需要调用子类特有的方法,此时:将父类引用再还原为子类对象即可,即向下转型。

 

class Animal {public String name;public int age;public Animal(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void eat() {System.out.println(name + "正在吃东西");}
}class Dog extends Animal {public String color;public Dog(String name, int age) {super(name, age);this.color = color;}/*@Overridepublic void eat() {System.out.println(name +"正在吃狗粮");}*/public void bark() {System.out.println(name + "汪汪汪");}
}class Cat extends Animal {public Cat(String name, int age) {super(name, age);}public void eat() {System.out.println(name + "正在吃猫粮");}public void mew() {System.out.println(name + "喵喵喵");}
}public class Test {public static void eat(Animal animal) {animal.eat();}public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog("小白", 3);Animal animal = dog;//animal这个引用指向了Dog对象Cat cat = new Cat("汤姆", 5);cat = (Cat) animal;cat.mew();}
}

Animal向下转型为Cat,Cat本来就是猫,转换为猫,安全;Animal向下转型为Dog,Cat本来是猫,转换为狗,则不安全。 

运行结果:

 因为animal实际指向的是狗,但现在要强制还原为猫,无法正常还原,所以运行时抛出类型转换异常。

解决方法:

Java 中为了提高向下转型的安全性,引入了 instanceof ,如果该表达式为 true ,则可以安全转换。
public class Test {public static void eat(Animal animal) {animal.eat();}public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog("小白", 3);Animal animal = dog;//animal这个引用指向了Dog对象Cat cat = new Cat("汤姆", 5);if (animal instanceof Cat) {cat = (Cat) animal;cat.mew();}if (animal instanceof Dog) {dog = (Dog) animal;dog.bark();}}
}

 运行结果:

 五、总结

多态是面向对象的一个关键概念,它允许对象以不同的方式表现,具体取决于它们的类型。在 Java中,多态通过继承和方法重写来实现,让我们能够编写灵活、可扩展且可维护的代码。我们这期多态的内容就分享到这里,希望能够对大家有所帮助,感谢各位对蜡笔小欣的鼓励支持,我们下次再见!!!

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