详解java多态

public class Animal {
    private name;
    private age;
    public Animal(String name, int age){
    this.name = name;
    this.age = age;
    }
    public void eat(){
    System.out.println(name + "吃饭");
    }
}
public class Cat extends Animal{
    public Cat(String name, int age){
    super(name, age);
    }
    @Override//重写父类标志
    public void eat(){
    System.out.println(name+"吃鱼~~~");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name, int age){
    super(name, age);
    }
    @Override//重写父类标志
    public void eat(){
    System.out.println(name+"吃骨头~~~");
    }
}
///分割线//
public class TestAnimal {
// 编译器在编译代码时，并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法
// 等程序运行起来后，形参a引用的具体对象确定后，才知道调用那个方法
// 注意：此处的形参类型必须时父类类型才可以
public static void eat(Animal a){
a.eat();
}
public static void main(String[] args) {
Cat cat = new Cat("元宝",2);
Dog dog = new Dog("小七", 1);
eat(cat);
eat(dog);
}
}
运行结果：
元宝吃鱼~~~
小七吃骨头~~~

三、重写

3.1重写概念

3.2重写规则

• 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
• 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
• 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
• 父类被static、private、final修饰的方法、构造方法都不能被重写。
• 重写的方法, 可以使用 @Override 注解（编辑器会自动生成）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

3.3重载和重写的区别？（面试重点）

答：方法的重载和重写都是实现多态的方式，区别在于前者实现的是编译时的多态性，而后者实现的是运行时的多态性。重载发生在一个类中，同名的方法如果有不同的参数列表（参数类型不同、参数个数不同或者二者都不同）则视为重载；重写发生在子类与父类之间，重写要求子类被重写方法与父类被重写方法有相同的参数列表，有兼容的返回类型，比父类被重写方法更好访问，不能比父类被重写方法声明更多的异常（里氏代换原则）。重载对返回类型没有特殊的要求，不能根据返回类型进行区分。

四、静态绑定和动态绑定

class B {
    public B() {
    // do nothing
    func();
    }
    public void func() {
    System.out.println("B.func()");
    }
}
class D extends B {
    private int num = 1;
    @Override
    public void func() {
    System.out.println("D.func() " + num);
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    D d = new D();
    }
}
// 执行结果
D.func() 0

五、?向上转移和向下转型

5.1?向上转型

Animal animal = new Cat("元宝",2);

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。

【 使用场景 】

1. 直接赋值

2. 方法传参

3. 方法返回

public class TestAnimal {
    // 2. 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象
    public static void eatFood(Animal a){
    a.eat();
    }
    // 3. 作返回值：返回任意子类对象
    public static Animal buyAnimal(String var){
    if("狗".equals(var) ){
    return new Dog("狗狗",1);
    }else if("猫" .equals(var)){
    return new Cat("猫猫", 1);
    }else{
    return null;
    }
}
    public static void main(String[] args) {
    Animal cat = new Cat("元宝",2); // 1. 直接赋值：子类对象赋值给父类对象
    Dog dog = new Dog("小七", 1);
    eatFood(cat);
    eatFood(dog);
    Animal animal = buyAnimal("狗");
    animal.eat();
    animal = buyAnimal("猫");
    animal.eat();
    }
}

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，可以通过向下转型调用被子类特有方法。

5.2?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，再无法调用子类的特有方法，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，即向下转换。

public class TestAnimal {
    public static void main(String[] args) {
    Cat cat = new Cat("元宝",2);
    Dog dog = new Dog("小七", 1);
    Animal animal=cat;

// 向下转型
// 程序可以通过编程，但运行时抛出异常---因为：animal实际指向的是猫
// 现在要强制还原为狗，无法正常还原，运行时抛出：ClassCastException
dog = (Dog)animal;
dog.bark();

// animal本来指向的就是猫，因此将animal还原为猫也是安全的
cat = (Cat)animal;
dog.mew();
}
}

向下转型用的比较少，而且不安全，万一转换失败，运行时就会抛异常。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 TestAnimal {
    public static void main(String[] args) {
    Cat cat = new Cat("元宝",2);
    Dog dog = new Dog("小七", 1);
    // 向上转型
    Animal animal = cat;
    animal.eat();
    animal.eat();
    if(animal instanceof Cat){//ture,因为Cat继承Animal
    cat = (Cat)animal;
    cat.mew();
    }
    if(animal instanceof Dog){//false，因为Dog没有继承Animal
    dog = (Dog)animal;
    dog.bark();
    }
    }
}

六、多态的优缺点

假设有如下代码：

class Shape {
    //属性....
    public void draw() {
    System.out.println("画图形！");
    }
}
class Rect extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
    System.out.println("?");
    }
}
class Cycle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
    System.out.println("●");
    }
}
class Flower extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
    System.out.println("?");
    }
}

6.1使用多态的好处

1. 能够降低代码的 " 圈复杂度 ", 避免使用大量的 if - else

什么叫 " 圈复杂度 " ?

圈复杂度是一种描述一段代码复杂程度的方式 . 一段代码如果平铺直叙 , 那么就比较简单容易理解 . 而如

果有很多的条件分支或者循环语句 , 就认为理解起来更复杂 .

因此我们可以简单粗暴的计算一段代码中条件语句和循环语句出现的个数 , 这个个数就称为 " 圈复杂度 ".

如果一个方法的圈复杂度太高 , 就需要考虑重构 .

不同公司对于代码的圈复杂度的规范不一样 . 一般不会超过 10 .

例如我们现在需要打印的不是一个形状了, 而是多个形状. 如果不基于多态, 实现代码如下:

public static void drawShapes() {
    Rect rect = new Rect();
    Cycle cycle = new Cycle();
    Flower flower = new Flower();
    String[] shapes = {"cycle", "rect", "cycle", "rect", "flower"};
    for (String shape : shapes) {
    if (shape.equals("cycle")) {
    cycle.draw();
    } else if (shape.equals("rect")) {
    rect.draw();
    } else if (shape.equals("flower")) {
    flower.draw();
    }
    }
}

如果使用使用多态, 则不必写这么多的 if - else 分支语句, 代码更简单.

public static void drawShapes() {
    // 我们创建了一个 Shape 对象的数组.
    Shape[] shapes = {new Cycle(), new Rect(), new Cycle(),
    new Rect(), new Flower()};
    for (Shape shape : shapes) {
    shape.draw();
    }
}

2. 可扩展能力更强

如果要新增一种新的形状 , 使用多态的方式代码改动成本也比较低 .

class Triangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
    System.out.println("△");
    }
}

对于类的调用者来说(drawShapes方法), 只要创建一个新类的实例就可以了, 改动成本很低.

而对于不用多态的情况, 就要把 drawShapes 中的 if - else 进行一定的修改, 改动成本更高.

6.2多态缺陷

代码的运行效率降低：属性没有多态性、构造方法没有多态性，当父类和子类都有同名属性的时候，通过父类引用，只能引用父类自己的成员属性。