Java中的多态

1.1 多态的概念

多态的概念：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。同一件事情，发生在不同对象身上，就会产生不同的结果。

1.2 多态实现条件

在java中要实现多态，必须要满足如下几个条件，缺一不可：

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

多态体现：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法。

1.3重写

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。

1.3.1 方法重写的规则

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

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.

1.3.2 重载和重写的区别

1.参数列表：重载必须改变参数列表，重写一定不能改变参数列表

2.返回类型：重载可以修改返回类型，重写一定不能修改（除非构成父子关系）

3.访问限定符：重载可以修改返回类型，重写一定不能做更严格的限制（可以降低限制）

即：方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现

1.4 重写的设计原则

对于已经投入使用的类，尽量不要进行修改。最好的方式是：重新定义一个新的类，来重复利用其中共性的内容，并且添加或者改动新的内容。

2. 静态绑定和动态绑定

静态绑定：也称为前期绑定(早绑定)，即在编译时，根据用户所传递实参类型就确定了具体调用哪个方法。典型代表函数重载。

动态绑定：也称为后期绑定(晚绑定)，即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体调用哪个类的方法。

3. 向上转移和向下转型

3.1 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("小白",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",1);
}else if("猫" .equals(var)){
return new Cat("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。

3.2 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。

向下转型不安全，一般用的少。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。

4. 多态的优缺点

4.1 使用多态的优点和缺点

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

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.

多态缺陷：代码的运行效率降低。

5. 避免在构造方法中调用重写的方法

我们创建两个类, B是父类, D是子类. D中重写func方法. 并且在B的构造方法中调用 func

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

1.构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法.

2.B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的 func

3.此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0. 如果具备多态性，num的值应该是1.

4.所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法。

结论: "用尽量简单的方式使对象进入可工作状态", 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题.