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Java 多態

多態是同一個行為具有多個不同表現形式或形態的能力。

多態性是對像多種表現形式的體現。

現實中,比如我們按下F1 鍵這個動作:

  • 如果當前在Flash 界面下彈出的就是AS 3 的幫助文檔;
  • 如果當前在Word 下彈出的就是Word 幫助;
  • 在Windows 下彈出的就是Windows 幫助和支持。

同一個事件發生在不同的對像上會產生不同的結果。

多態存在的三個必要條件:

  • 繼承
  • 重寫
  • 父類引用指向子類對象

比如:

Parent p = new Child();

當使用多態方式調用方法時,首先檢查父類中是否有該方法,如果沒有,則編譯錯誤;如果有,再去調用子類的同名方法。

多態的好處:可以使程序有良好的擴展,並可以對所有類的對象進行通用處理。

以下是一個多態實例的演示,詳細說明請看註釋:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
      show(new Cat());  // 以 Cat 对象调用 show 方法
      show(new Dog());  // 以 Dog 对象调用 show 方法
                
      Animal a = new Cat();  // 向上转型  
      a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
      Cat c = (Cat)a;        // 向下转型  
      c.work();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
  }  
            
    public static void show(Animal a)  {
      a.eat();  
        // 类型判断
        if (a instanceof Cat)  {  // 猫做的事情 
            Cat c = (Cat)a;  
            c.work();  
        } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 
            Dog c = (Dog)a;  
            c.work();  
        }  
    }  
}

abstract class Animal {  
    abstract void eat();  
}  
  
class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
    public void work() {  
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  
  
class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
    public void work() {  
        System.out.println("看家");  
    }  
}  

執行以上程序,輸出結果為:

吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
吃鱼
抓老鼠

虛方法

我們將介紹在Java中,當設計類時,被重寫的方法的行為怎樣影響多態性。

我們已經討論了方法的重寫,也就是子類能夠重寫父類的方法。

當子類對象調用重寫的方法時,調用的是子類的方法,而不是父類中被重寫的方法。

要想調用父類中被重寫的方法,則必須使用關鍵字super。

/* 文件名 : Employee.java */
public class Employee {
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   public Employee(String name, String address, int number) {
      System.out.println("Employee 构造函数");
      this.name = name;
      this.address = address;
      this.number = number;
   }
   public void mailCheck() {
      System.out.println("邮寄支票给: " + this.name
       + " " + this.address);
   }
   public String toString() {
      return name + " " + address + " " + number;
   }
   public String getName() {
      return name;
   }
   public String getAddress() {
      return address;
   }
   public void setAddress(String newAddress) {
      address = newAddress;
   }
   public int getNumber() {
     return number;
   }
}

假設下面的類繼承Employee類:

/* 文件名 : Salary.java */
/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
   private double salary; // 全年工资
   public Salary(String name, String address, int number, double salary) {
       super(name, address, number);
       setSalary(salary);
   }
   public void mailCheck() {
       System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 ");
       System.out.println("邮寄支票给:" + getName()
       + " ,工资为:" + salary);
   }
   public double getSalary() {
       return salary;
   }
   public void setSalary(double newSalary) {
       if(newSalary >= 0.0) {
          salary = newSalary;
       }
   }
   public double computePay() {
      System.out.println("计算工资,付给:" + getName());
      return salary/52;
   }
}

現在我們仔細閱讀下面的代碼,嘗試給出它的輸出結果:

/* 文件名 : VirtualDemo.java */
public class VirtualDemo {
   public static void main(String [] args) {
      Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00);
      Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00);
      System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- ");
      s.mailCheck();
      System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");
      e.mailCheck();
    }
}

以上實例編譯運行結果如下:

Employee 构造函数
Employee 构造函数
使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- 
Salary 类的 mailCheck 方法 
邮寄支票给:员工 A ,工资为:3600.0

使用 Employee 的引用调用 mailCheck--
Salary 类的 mailCheck 方法 
邮寄支票给:员工 B ,工资为:2400.0

例子解析

  • 實例中,實例化了兩個Salary 對象:一個使用Salary 引用s,另一個使用Employee 引用e。

  • 當調用s.mailCheck() 時,編譯器在編譯時發現mailCheck() 在Salary 類中,執行過程JVM 就調用Salary 類的mailCheck()。

  • 在調用s.mailCheck()時,Java虛擬機(JVM)調用Salary類的mailCheck()方法。

  • 因為e 是Employee 的引用,所以調用e 的mailCheck() 方法時,編譯器會去Employee 類查找mailCheck() 方法。

  • 在編譯的時候,編譯器使用Employee 類中的mailCheck() 方法驗證該語句, 但是在運行的時候,Java虛擬機(JVM)調用的是Salary 類中的mailCheck()方法。

以上整個過程被稱為虛擬方法調用,該方法被稱為虛擬方法。

Java中所有的方法都能以這種方式表現,因此,重寫的方法能在運行時調用,不管編譯的時候源代碼中引用變量是什麼數據類型。