1、多態(tài)的介紹

多態(tài)（Polymorphism）按字面意思理解就是“多種形態(tài)”，即一個(gè)對(duì)象擁有多種形態(tài)。

即同一種方法可以根據(jù)發(fā)送對(duì)象的不同而采用多種不同的行為方式。

一個(gè)對(duì)象的實(shí)際類(lèi)型是確定的，但可以指向?qū)ο蟮囊玫念?lèi)型有很多。

多態(tài)存在的條件

• 有繼承（基類(lèi)）或 實(shí)現(xiàn) (接口) 關(guān)系
• 子類(lèi)重寫(xiě)父類(lèi)的方法
• 父類(lèi)引用變量指向子類(lèi)對(duì)象

==注：==多態(tài)是針對(duì)實(shí)例方法的多態(tài)，不是屬性的多態(tài)，也不是類(lèi)方法的多態(tài)。

java 引用變量分為兩種類(lèi)型，一種是編譯時(shí)類(lèi)型，一種是運(yùn)行時(shí)類(lèi)型。

編譯時(shí)類(lèi)型由聲明該變量時(shí)使用的類(lèi)型決定；運(yùn)行時(shí)類(lèi)型由實(shí)際賦值給該變量的對(duì)象決定。

如果編譯時(shí)類(lèi)型和運(yùn)行時(shí)類(lèi)型不一致，就**可能(重寫(xiě)了方法的話)**出現(xiàn)所謂的多態(tài)。

class Person {public void eat() {	}
}class Student extends Person {// 重寫(xiě)了基類(lèi)中的方法public void eat() {}// 子類(lèi)中特有的方法public void study() {}
}class Applicaton {public static void main(String[] args) {// 不存在多態(tài) 編譯時(shí)類(lèi)型和運(yùn)行時(shí)類(lèi)型一致Student s3 = new Student();// 不存在多態(tài) 編譯時(shí)類(lèi)型和運(yùn)行時(shí)類(lèi)型一致Person s2 = new Person();// 存在多態(tài) 編譯時(shí)類(lèi)型和運(yùn)行時(shí)類(lèi)型不一致，重寫(xiě)了基類(lèi)中的方法Person s1 = new Student();s1.eat();// 報(bào)錯(cuò) 原因下方會(huì)解釋// s1.study();}
}

當(dāng)把一個(gè)子類(lèi)對(duì)象直接賦值給父類(lèi)引用變量時(shí)：

例如上面的 Person s1 = new Student();

這個(gè) s1 的引用變量的編譯類(lèi)型是 Person，而運(yùn)行時(shí)類(lèi)型是 Student，當(dāng)運(yùn)行時(shí)調(diào)用該引用變量的方法時(shí)，其方法行為總是表現(xiàn)出子類(lèi)方法的行為特征，而不是父類(lèi)方法的行為特征，這就可能出現(xiàn)：相同類(lèi)型的變量調(diào)用同一個(gè)方法時(shí)呈現(xiàn)出多種不同的行為特征，這就是多態(tài)。

這里的相同類(lèi)型就是指同一個(gè)引用變量（s1），調(diào)用同一個(gè)方法，但指向不同的子類(lèi)對(duì)象時(shí)，表現(xiàn)出不同的行為特征。

注：

1、通過(guò)引用變量來(lái)直接訪問(wèn)其包含的實(shí)例變量時(shí)，系統(tǒng)總是試圖訪問(wèn)它編譯時(shí)類(lèi)型定義的實(shí)例變量，而不是運(yùn)行時(shí)類(lèi)型所定義的實(shí)例變量。

2、引用變量在編譯階段只能調(diào)用其編譯時(shí)類(lèi)型所具有的方法，但運(yùn)行階段則可以調(diào)用它運(yùn)行時(shí)類(lèi)型所具有的的方法。

還是上面的例子：Person s1 = new Student(); s1 引用變量只能調(diào)用 Person 類(lèi)的方法，不能直接調(diào)用 Student 里獨(dú)有的方法。

作用

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是建立一個(gè)父類(lèi)對(duì)象的引用變量，指向不同的子類(lèi)對(duì)象。

把不同的子類(lèi)對(duì)象都當(dāng)做父類(lèi)來(lái)看待，屏蔽不同子類(lèi)對(duì)象之間的差異，寫(xiě)出通用的代碼，以適應(yīng)需求的不斷變化。

而且無(wú)論右邊 new 的時(shí)候換成了哪個(gè)子類(lèi)對(duì)象，等號(hào)左邊的調(diào)用方法都不會(huì)變化。

2、多態(tài)的格式

• 代碼當(dāng)中體現(xiàn)多態(tài)性，其實(shí)就是一句話：父類(lèi)引用指向子類(lèi)對(duì)象。
• 格式：

基類(lèi)類(lèi)型 引用變量名稱(chēng) = new 子類(lèi)類(lèi)型(); // 通過(guò)繼承實(shí)現(xiàn)
or
接口類(lèi)型 引用變量名稱(chēng) = new 實(shí)現(xiàn)類(lèi)類(lèi)型(); // 通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)

對(duì)象的自動(dòng)類(lèi)型

多態(tài)的寫(xiě)法其實(shí)就是對(duì)象的自動(dòng)類(lèi)型（類(lèi)型向上轉(zhuǎn)），只不過(guò)是編譯器自動(dòng)完成的。

注：

向上轉(zhuǎn)型一定是成功的，這也證實(shí)了子類(lèi)其實(shí)是一種特殊的父類(lèi)。

這種類(lèi)型轉(zhuǎn)換只是表明這個(gè)引用變量的編譯時(shí)類(lèi)型是基類(lèi)，運(yùn)行時(shí)類(lèi)型是子類(lèi)，執(zhí)行方法時(shí)表現(xiàn)的是子類(lèi)對(duì)象的行為方式。

如果想讓基類(lèi)引用變量調(diào)用子類(lèi)中特有的方法，就需要進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

3、對(duì)象的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換

強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換需要借助于類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符—— (類(lèi)型)。

類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符的用法：(類(lèi)型)變量名稱(chēng)

通過(guò)類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符將一個(gè)父類(lèi)引用變量強(qiáng)轉(zhuǎn)成子類(lèi)引用變量時(shí)，需要注意一下幾點(diǎn)：

1、基本類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換只能在數(shù)值類(lèi)型之間進(jìn)行。

數(shù)值類(lèi)型：整型（byte、short、int、long）、字符型（char）、浮點(diǎn)型（float、double）。

數(shù)值類(lèi)型和布爾類(lèi)型之間不能進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

2、引用類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換只能在具有繼承 or 實(shí)現(xiàn)關(guān)系的兩個(gè)類(lèi)型之間進(jìn)行，如果把兩個(gè)不相關(guān)的類(lèi)型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，則會(huì)報(bào)類(lèi)型轉(zhuǎn)換異常：ClassCastException

示例

Person s1 = new Student();
// Person 類(lèi)中沒(méi)有 study() 方法 進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換
((Student) s1).study();

考慮到進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換時(shí)可能出現(xiàn)的異常，因此進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換之前應(yīng)先通過(guò) instanceof 運(yùn)算符來(lái)判斷是否可以成功轉(zhuǎn)換，避免出現(xiàn)異常，以增強(qiáng)程序的健壯性。

4、instanceof 運(yùn)算符

使用：A instanceof B

作用：判斷其左邊對(duì)象（指運(yùn)行時(shí)對(duì)象）是否為其右邊類(lèi)的實(shí)例，返回 boolean 類(lèi)型的數(shù)據(jù)。

如果 A 和 B 不存繼承話，會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。

示例 1：

class Animal {}class Cat extends Animal {}class Dog extends Animal  {}class Applicaton {public static void main(String[] args) {Animal animal = new Dog();if (animal instanceof Dog) {System.out.println("汪汪~(yú)");} else if (animal instanceof Cat) {System.out.println("喵喵~");}}
}

實(shí)例 2：

// obj引用變量 編譯時(shí)類(lèi)型是 Object，運(yùn)行時(shí)類(lèi)型是String
// 因?yàn)镺bject是所有類(lèi)、接口的父類(lèi)，所以以下才可通過(guò)
Object obj = "chatGPT";
// String 是 Object 類(lèi)的實(shí)例
System.out.println(obj instanceof Object);
// String 是 String 類(lèi)的實(shí)例
System.out.println(obj instanceof String);
// String 不是 Math 類(lèi)的實(shí)例
System.out.println(obj instanceof Math);
// String 是 Comparable 接口的實(shí)例。接口理解成一種特殊的類(lèi)
System.out.println(obj instanceof Comparable);// 注意：這里的 str 沒(méi)有用多態(tài)的寫(xiě)法
String str = "hello";// 編譯不通過(guò)，str引用變量編譯時(shí)類(lèi)型是String和Math沒(méi)有繼承關(guān)系
// System.out.println(str instanceof Math);// String 對(duì)象是 Object 類(lèi)的實(shí)例
System.out.println(str instanceof Object);

5、案例：筆記本USB接口

重點(diǎn)：接口的基本使用、對(duì)象的上下轉(zhuǎn)型以及使用接口作為方法的參數(shù)。
Computer 使用 USB接口，Mouse、KeyBoards 實(shí)現(xiàn) USB接口

USB 接口

// USB接口類(lèi)
public interface USB {void open();void close();
}

Computer 類(lèi)

// 電腦類(lèi)
public class Computer {public void powerOn(){System.out.println("電腦開(kāi)機(jī)");}public void powerOff(){System.out.println("電腦關(guān)機(jī)");}// 接口作為方法的參數(shù)public void useDevice(USB usb){usb.open();if (usb instanceof Mouse){ // 一定要先判斷Mouse mouse = (Mouse)usb; // 向下轉(zhuǎn)型mouse.click();} else if (usb instanceof KeyBoard) {KeyBoard keyboard = (KeyBoard)usb;keyboard.type();}usb.close();}
}

Mouse 類(lèi)

// 鼠標(biāo)類(lèi)
public class Mouse implements USB{@Overridepublic void open() {System.out.println("打開(kāi)鼠標(biāo)");}@Overridepublic void close() {System.out.println("關(guān)閉鼠標(biāo)");}public void click(){System.out.println("鼠標(biāo)點(diǎn)擊");}
}

KeyBoard 類(lèi)

// 鍵盤(pán)類(lèi)
public class KeyBoard implements USB{@Overridepublic void open() {System.out.println("打開(kāi)鍵盤(pán)");}@Overridepublic void close() {System.out.println("關(guān)閉鍵盤(pán)");}public void type(){System.out.println("鍵盤(pán)輸入");}
}

Demo02Main 測(cè)試類(lèi)

public class Demo02Main {public static void main(String[] args) {Computer computer = new Computer();computer.powerOn();USB usbMouse = new Mouse();computer.useDevice(usbMouse);//        USB usbKeyBoard = new KeyBoard();KeyBoard keyBoard = new KeyBoard();computer.useDevice(keyBoard);computer.powerOff();}
}