Java多态性

什么是多态

面向对象的三大特性：封装、继承、多态。从一定角度来看，封装和继承几乎都是为多态而准备的。这是我们最后一个概念，也是最重要的知识点。

多态的定义：指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。（发送消息就是函数调用）

实现多态的技术称为：动态绑定（dynamic binding），是指在执行期间判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。

多态的作用：消除类型之间的耦合关系。

现实中，关于多态的例子不胜枚举。比方说按下 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。
下面是多态存在的三个必要条件，要求大家做梦时都能背出来！

多态存在的三个必要条件

一、要有继承；
二、要有重写；
三、父类引用指向子类对象(向上转型）。

多态的好处：

1.可替换性（substitutability）。多态对已存在代码具有可替换性。例如，多态对圆Circle类工作，对其他任何圆形几何体，如圆环，也同样工作。
2.可扩充性（extensibility）。多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如，在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上，很容易增添球体类的多态性。
3.接口性（interface-ability）。多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。如图8.3 所示。图中超类Shape规定了两个实现多态的接口方法，computeArea()以及computeVolume()。子类，如Circle和Sphere为了实现多态，完善或者覆盖这两个接口方法。
4.灵活性（flexibility）。它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。
5.简化性（simplicity）。多态简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。

Java中多态的实现方式：接口实现，继承父类进行方法重写，同一个类中进行方法重载。

一个小题目：

（一）相关类

class A ...{           public String show(D obj)...{                  return ("A and D");           }            public String show(A obj)...{                  return ("A and A");           }   }   class B extends A...{           public String show(B obj)...{                  return ("B and B");           }           public String show(A obj)...{                  return ("B and A");           }   }  class C extends B...{}   class D extends B...{}

（二）问题：以下输出结果是什么？

A a1 = new A();          A a2 = new B();          B b = new B();          C c = new C();           D d = new D();           System.out.println(a1.show(b));   ①          System.out.println(a1.show(c));   ②          System.out.println(a1.show(d));   ③          System.out.println(a2.show(b));   ④          System.out.println(a2.show(c));   ⑤          System.out.println(a2.show(d));   ⑥          System.out.println(b.show(b));    ⑦          System.out.println(b.show(c));    ⑧          System.out.println(b.show(d));    ⑨

（三）答案

①   A and A②   A and A③   A and D④   B and A⑤   B and A⑥   A and D⑦   B and B⑧   B and B⑨   A and D

这是一个理解多态的经典示例。

多态机制遵循的原则概括为：

当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法，但是它仍然要根据继承链中方法调用的优先级来确认方法，该优先级为：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。

对上述答案的解释：
A a1 = new A();
1）a1.show(b)，实例对象为A，参数为对象B，A为B的父类。按照优先级：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。A类为this，A中没有show(B)，A也没有父类（Object除外），故跳到第三级，也就是this.show((super)O)，B的父类为A，故执行A类中的show(A obj)，结果为“A and A”。
2）a1.show(c)，同上。
3）a1.show(d)，A中有show(D),故执行this.show(O)，即执行A类中的show(D obj),结果为 “A and D”。

A a2 = new B();
4）a2.show(b)，A为B的父类，当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，故由B类来决定，即B中的show(B obj),但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法，但A中没有定义过show(B obj)，A是B的父类，A中定义过show(A obj)，故最终会调用子类B类的show(A obj)方法，结果也就是“B and A”。
5）a2.show(c),a2是A类型的引用变量，A为B的父类，故由B类来决定，即B中的show(C obj), A是C的父类，故最终会调用子类B类的show(A obj)方法，结果也就是“B and A”。
6 )a2.show(d)，a2是A类型的引用变量，A为B的父类，故由B类来决定，当B继承A之后，实际上B中有3个方法：

public String show(B obj){ return ("B and B"); } public String show(A obj){ return ("B and A"); } public String show(D obj){ return ("A and D"); }

故执行show(D obj)结果为：”A and D”

B b = new B();
7）b.show(b)，调用show(B obj)，得到“B and B”；
8）b.show(c)，B是C的父类，故调用show(B obj)，得到“B and B”；
9）b.show(d)，6）中可知B类由三个方法，直接调用show(D obj)，得到”A and D”。