多态（polymorphism）

2020-10-17        longzqa@163.com        stronglzq

【摘要】针对多态及相关知识进行阐述。继承关系中，多个子类都需要调用一个父类抽象方法，使用多态写法；采用多态写法后，无法调用子类特有方法，则需采用对象的向下转型。文章的行为逻辑为：

[多态是什么] -->[什么情况下使用多态写法] -->[如何使用多态] -->[多态存在什么缺陷] -->[多态缺陷的解决方案：向下转型] -->[向下转型缺陷及instanceof]

多态简述

多态是什么？面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）的三大特性为封装（encapsulation）、继承（inheritance）、多态（polymorphism），其中多态是指一个对象有多种状态、多种“身份”，多态的前提条件存在上下级关系的类，如继承关系、接口实现关系。以继承关系为例，下图中，子类“Cat”的实例“cat”既是"Cat"，又是“Animal”，即子类对象既是子类，又是父类。

注：多态的概念是对于“对象”的，对象有多种状态。

什么情况下适合使用多态？当多个子类都需要调用父类的某方法时，适合采用多态写法。例如下面例子中，子类“Cat”和“Dog”都需要调用父类“Animal”的“eat()”方法，此时适合采用多态写法。

public abstract class Animal{
      // 抽象方法 eat
      public abstract void eat();
}

public class Cat extends Animal{
      // 覆盖重写父类的方法eat()
      @Override
      public void eat(){
            System.out.println("猫吃鱼");
      }
}

public class Dog extends Animal(){
      @Override
      public void eat(){
            System.out.println("吃狗粮");
      }
}

public class Demo{
      public abstract void main(String[] args){
            // 多态写法，左侧父类引用指向右侧子类对象
            Animal animal = new Cat;
            animal.eat();
      }
}

多态缺陷及对象向下转型

多态的核心在于将子类对象看作父类来使用，此时存在一个缺陷，使用多态时，无法调用子类的特有方法，针对该缺陷，解决方案为对象的向下转型，通过转型后的对象来调用子类的特有方法。

对象的向下转型为将“看作为父类”使用的子类对象，向下转型为“子类对象”来使用，语法为父类 子类变量 = (父类)子类对象。例如上述例子中“animal”向下转型为“Cat”类来使用，语句为Cat cat = (Cat)animal;，例如：

public class Cat{
      @Override
      public void eat(){
            System.out.println(“猫吃鱼”);
      }

      // 特有方法
      public void uniqueCatMethod(){
            System.out.println("猫特有方法");
      }
}

public class Demo{
      public static void main(String[] args){
            // 多态写法，左侧父类引用指向右侧子类对象
            Animal animal = new Cat();
            // 调用父类方法
            animal.eat();
            //向下转型，调用子类特有方法
            Cat cat = (Cat)animal;
            cat.uniqueCatMethod();
      }
}

向下转型缺陷及instanceof

进行向下转型时，必须转型回相应的子类，不然会报错“ClassCastException”，当子类较多时，常常会犯个错误，向下转型为其他的子类，导致报错。针对于该问题，解决方法为，在进行向下转型前，先判断该引用与子类是否一致，语句为if(animal instanceof Cat)，例如在上述例子中，进行向下转型前进行判断：

public class Demo{
      public static void main(String[] args){
            // 多态写法，左侧父类引用指向右侧子类对象
            Animal animal = new Cat();
            animal.eat();
            // instanceof判断，并向下转型
            if(animal instanceof Cat){
                  Cat cat = (Cat)animal;
                  cat.uniqueCatMethod();
            }else if(animal instanceof Dog){
                  Dog dog = (Dog)animal;
                  dog.uniqueDogMethod();
            }
      }
}