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[学习笔记]Java多态性

来源：互联网 发布：mac装好windows没wifi 编辑：程序博客网 时间：2024/05/18 17:42

概述

定义

事物存在的多种体现形态。比如，猫和狗都是动物的一种，继承自动物，可以创建一个猫变量，指向一个具体的猫对象，也可以创建一个动物变量，指向一个具体的猫对象，这种特性就是多态。

体现

父类的引用指向了子类对象，父类的引用也可以接收子类对象。
重载和重写就是函数的多态性体现。

前提

必须是类与类之间有继承或实现关系，通常存在重写。

作用

多态的存在提高了程序的扩展性和后期的可维护性，但是只能使用父类的引用访问父类中的成员。

注意

1. 不可以将父类对象转成子类类型。子类对象的引用可以被向上转型（类型提升）和向下转型（强制转换），多态始终是子类对象做变化。
2. instanceof类型判断关键字，一般用于子类型有限的时候。

示例

/**
 * 多态基本示例程序
 * Employee类为超类，Manager类和Programmer类是Employee类的子类，重写了超类中的getSalary()和work()方法，
 * 同时Manager类也有自己的实例域bonus和方法Meeting()。
 * 
 * 如下所示：
 * Employee (name salary | raiseSalary() getSalary() work())
 *   |--Manager (bonus | getSalary() meeting())
 *   |--Programmer (-)
 */
abstract class Employee {
  String name;
  double salary;
 
  public Employee(String n, double s) {
    name = n;
    salary = s;
  }
 
  void raiseSalary(double byPercent) {
    salary += salary * byPercent / 100;
  }
 
  abstract double getSalary();
 
  abstract void work();
}
class Manager extends Employee {
  private double bonus;
 
  public Manager(String n, double s) {
    super(n, s);
    bonus = s * 2;
  }
 
  public void raiseSalary(double byPercent) {
    super.raiseSalary(byPercent);
    bonus += bonus * byPercent / 100;
  }
 
  public double getSalary() {
    return salary * 12 + bonus;
  }
 
  public void work() {
    System.out.println("Manager Work!");
  }
 
  public void meeting() {
    System.out.println("Manager Meeting!");
  }
}
class Programmer extends Employee {
  public Programmer(String n, double s) {
    super(n, s);
  }
 
  public double getSalary() {
    return salary * 12 * 1.06;
  }
 
  public void work() {
    System.out.println("Coding...");
  }
}
public class PolyDemo {
  public static void main(String[] args) {
    Employee[] staff = new Employee[3];
    staff[0] = new Manager("BOSS", 10000); // 向上转型（类型提升）
    staff[1] = new Programmer("p1", 5000);
    staff[2] = new Programmer("p2", 6000);
 
    for (Employee e : staff) {
      e.work();
      e.raiseSalary(10); // 不同对象，涨薪的方式不同，调用了不同的raiseSalary()函数。
      if (e instanceof Manager) {
        Manager m = (Manager) e; // 向下转型（强制类型转换）
        m.meeting();
      }
    }
    for (Employee e : staff) {
      System.out.println("name = " + e.name + "\tsalary = " + e.getSalary());
      // 不同对象，薪资计算方法不同，调用了不同子类的getSalary()函数。
    }
 
    // Manager m = new Employee(); //错误，不可将父类对象转成子类类型，多态始终变化的是子类对象。
  }
}

运行结果

Manager Work!
Manager Meeting!
Coding...
Coding...
name = BOSS salary = 154000.0
name = p1 salary = 69960.0
name = p2 salary = 83952.0

多态中的成员

对于多态非静态方法

编译时期：参阅引用变量所属的类中是否有调用的方法，若没有，编译失败。
运行时期：参阅对象所属的类中是否有调用的方法，若没有，则按该对象所属的类的超类方法运行。
即：方法在多态调用时，编译看左边，运行看右边。

对于多态静态方法

无论编译和运行，都参阅引用变量所属的类（左边）。

对于多态实例域

无论编译和运行，都参考引用变量所属的类（左边）。

示例

class Father {
  int num1 = 1;
  static int num2 = 2;
 
  void func1() {
    System.out.println("Father Func_1");
  }
 
  void func2() {
    System.out.println("Father Func_2");
  }
 
  static void func4() {
    System.out.println("Father Static Func_4");
  }
}
class Son extends Father {
  int num1 = 11;
  static int num2 = 22;
 
  @Override
  void func1() {
    System.out.println("Son Func_1");
  }
 
  void func3() {
    System.out.println("Son Func_3");
  }
 
  // 没有覆盖超类的func4()方法
  static void func4() {
    System.out.println("Son Static Func_4");
  }
}
class PolyDemo {
  public static void main(String[] args) {
    Father f = new Son();
    f.func1(); // 执行的是子类的func1()
    f.func2();
    // f.func3(); //错误，编译时检查到Father类型中无func3函数。
 
    System.out.println("--------------");
 
    Son s = new Son();
    s.func1();
    s.func2();
    s.func3();
 
    System.out.println("--------------");
 
    System.out.println("f.num1 = " + f.num1); // 实际使用的是变量所属类的实例域
    System.out.println("s.num1 = " + s.num1);
 
    System.out.println("--------------");
 
    f.func4();
    s.func4();
    // 静态成员函数一般不需要对象，不可继承不可重写，建议直接使用类名调用，执行的是变量所属类的静态方法。
 
    System.out.println("--------------");
 
    System.out.println("f.num2 = " + f.num2); // 静态域同静态方法
    System.out.println("s.num2 = " + s.num2);
  }
}

运行结果

Son Func_1
Father Func_2
--------------
Son Func_1
Father Func_2
Son Func_3
--------------
f.num1 = 1
s.num1 = 11
--------------
Father Static Func_4
Son Static Func_4
--------------
f.num2 = 2
s.num2 = 22

实例

笔记本电脑运行实例，其中包括需要运行USB设备。由于USB设备不确定，后期也可能添加或移除。所以定义USB接口，凡是USB设备均实现这个接口，并通过这个接口调用USB设备的运行，提高程序的可扩展性和后期可维护性。
/**
 * USB接口标准，所有的扩展设备均在这个接口上工作，提供了两个抽象方法，是设备运行的必备方法。
 */
interface USB {
  public abstract void open();
 
  public abstract void close();
}
 
/**
 * 笔记本电脑类
 */
class Notebook {
  // 实际USB接口和已使用的USB接口数量
  USB[] device = new USB[10];
  int numUsb = 0;
 
  /*
   * 运行方法，包括笔记本电脑的运行和所有USB设备的运行。
   * 这里调用的是USB接口中的运行方法，其具体实现在子类（具体的USB设备）中定义。
   * 用这种方式设计可以提高程序扩展性。
   */
  public void run() {
    System.out.println("Notebook Open!");
    for (int i = 0; i < numUsb; i++)
      openUsb(device[i]);
 
    System.out.println("...Running...");
    for (int i = 0; i < numUsb; i++)
      closeUsb(device[i]);
 
    System.out.println("Notebook Close!");
  }
 
  // 添加USB设备
  public void addUsb(USB p) {
    device[numUsb] = p;
    numUsb++;
  }
 
  // 移除对应USB设备
  public void deleteUsb(USB p) {
    for (int i = 0; i < numUsb; i++) {
      if (device[i] != p)
        continue;
      else {
        for (int j = i; j < numUsb - 1; j++) {
          device[j] = device[j + 1];
        }
        numUsb--;
        break;
      }
    }
  }
 
  // 若USB接口上有设备，则运行该设备
  public void openUsb(USB p) {
    if (p != null) p.open();
  }
 
  // 若USB接口上有设备，则关闭该设备
  public void closeUsb(USB p) {
    if (p != null) p.close();
  }
}
 
// 定义CD-Rom设备
class CdRom implements USB {
  public void open() {
    System.out.println("CD-Rom Open!");
  }
 
  public void close() {
    System.out.println("CD-Rom Close!");
  }
}
 
// 定义U Disk设备
class Udisk implements USB {
  public void open() {
    System.out.println("U Disk Open!");
  }
 
  public void close() {
    System.out.println("U Disk Close!");
  }
}
 
public class PolyCase {
  public static void main(String[] args) {
    Notebook nb = new Notebook();
    nb.run(); // 没有多余的USB，单独笔记本电脑运行
    System.out.println("------------------------");
    CdRom cd = new CdRom();
    nb.addUsb(cd);
    nb.run(); // 添加了CD-Rom后运行笔记本电脑
    System.out.println("------------------------");
    nb.addUsb(new Udisk());
    nb.run(); // 添加了U Disk后运行笔记本电脑
    System.out.println("------------------------");
    nb.deleteUsb(cd);
    nb.run(); // 移除了CD-Rom后运行笔记本电脑
  }
}

运行结果

Notebook Open!
...Running...
Notebook Close!
------------------------
Notebook Open!
CD-Rom Open!
...Running...
CD-Rom Close!
Notebook Close!
------------------------
Notebook Open!
CD-Rom Open!
U Disk Open!
...Running...
CD-Rom Close!
U Disk Close!
Notebook Close!
------------------------
Notebook Open!
U Disk Open!
...Running...
U Disk Close!
Notebook Close!

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