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Java 多态

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:

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 2. 可替换性 3. 可扩充性 4. 接口性 5. 灵活性 6. 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: Parent p = new Child();

class Shape {
    void draw ( ) { }
}
 
class Circle extends Shape {
    void draw ( ) {
        System . out . println ( "Circle.draw()" ) ;
    }
}
 
class Square extends Shape {
    void draw ( ) {
        System . out . println ( "Square.draw()" ) ;
    }
}
 
class Triangle extends Shape {
    void draw ( ) {
        System . out . println ( "Triangle.draw()" ) ;
    }
}

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:

public class Test { public static void main ( String [ ] args ) { show ( new Cat ( ) ) ; // 以 Cat 对象调用 show 方法 show ( new Dog ( ) ) ; // 以 Dog 对象调用 show 方法 Animal a = new Cat ( ) ; // 向上转型 a . eat ( ) ; // 调用的是 Cat 的 eat Cat c = ( Cat ) a ; // 向下转型 c . work ( ) ; // 调用的是 Cat 的 work } public static void show ( Animal a ) { a . eat ( ) ; // 类型判断 if ( a instanceof Cat ) { // 猫做的事情 Cat c = ( Cat ) a ; c . work ( ) ; } else if ( a instanceof Dog ) { // 狗做的事情 Dog c = ( Dog ) a ; c . work ( ) ; } } } abstract class Animal { abstract void eat ( ) ; } class Cat extends Animal { public void eat ( ) { System . out . println ( " 吃鱼 " ) ; } public void work ( ) { System . out . println ( " 抓老鼠 " ) ; } } class Dog extends Animal { public void eat ( ) { System . out . println ( " 吃骨头 " ) ; } public void work ( ) { System . out . println ( " 看家 " ) ; } }

执行以上程序,输出结果为:

吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
吃鱼
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:

/* 文件名 : Employee.java */ public class Employee { private String name ; private String address ; private int number ; public Employee ( String name , String address , int number ) { System . out . println ( " Employee 构造函数 " ) ; this . name = name ; this . address = address ; this . number = number ; } public void mailCheck ( ) { System . out . println ( " 邮寄支票给: " + this . name + " " + this . address ) ; } public String toString ( ) { return name + " " + address + " " + number ; } public String getName ( ) { return name ; } public String getAddress ( ) { return address ; } public void setAddress ( String newAddress ) { address = newAddress ; } public int getNumber ( ) { return number ; } }

假设下面的类继承Employee类:

Salary.java 文件代码:

/* 文件名 : Salary.java */ public class Salary extends Employee { private double salary ; // 全年工资 public Salary ( String name , String address , int number , double salary ) { super ( name , address , number ) ; setSalary ( salary ) ; } public void mailCheck ( ) { System . out . println ( " Salary 类的 mailCheck 方法 " ) ; System . out . println ( " 邮寄支票给: " + getName ( ) + " ,工资为: " + salary ) ; } public double getSalary ( ) { return salary ; } public void setSalary ( double newSalary ) { if ( newSalary >= 0 .0 ) { salary = newSalary ; } } public double computePay ( ) { System . out . println ( " 计算工资,付给: " + getName ( ) ) ; return salary / 52 ; } }

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:

/* 文件名 : VirtualDemo.java */ public class VirtualDemo { public static void main ( String [ ] args ) { Salary s = new Salary ( " 员工 A " , " 北京 " , 3 , 3600 .00 ) ; Employee e = new Salary ( " 员工 B " , " 上海 " , 2 , 2400 .00 ) ; System . out . println ( " 使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- " ) ; s . mailCheck ( ) ; System . out . println ( " \n 使用 Employee 的引用调用 mailCheck-- " ) ; e . mailCheck ( ) ; } }

以上实例编译运行结果如下:

Employee 构造函数
Employee 构造函数
使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- 
Salary 类的 mailCheck 方法 
邮寄支票给:员工 A ,工资为:3600.0

使用 Employee 的引用调用 mailCheck--
Salary 类的 mailCheck 方法 
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()。

e 是 Employee 的引用,但引用 e 最终运行的是 Salary 类的 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。

查看更多关于Java 多态的详细内容...

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