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Java 多態

編輯:JAVA編程入門知識

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。

多態就是同一個接口,使用不同的實例而執行不同操作,如圖所示:

多態性是對象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象上會產生不同的結果。

多態的優點

  • 1. 消除類型之間的耦合關系
  • 2. 可替換性
  • 3. 可擴充性
  • 4. 接口性
  • 5. 靈活性
  • 6. 簡化性

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,詳細說明請看注釋:

Test.java 文件代碼:

public class Test { public static void main(String[] args) { show(new Cat()); // 以 Cat 對象調用 show 方法 show(new Dog()); // 以 Dog 對象調用 show 方法 Animal a = new Cat(); // 向上轉型 a.eat(); // 調用的是 Cat 的 eat Cat c = (Cat)a; // 向下轉型 c.work(); // 調用的是 Cat 的 catchMouse } public static void show(Animal a) { a.eat(); // 類型判斷 if (a instanceof Cat) { // 貓做的事情 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("吃魚"); } public void work() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨頭"); } public void work() { System.out.println("看家"); } }

執行以上程序,輸出結果為:

吃魚
抓老鼠
吃骨頭
看家
吃魚
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。

Employee.java 文件代碼:

/* 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 構造函數"); this.name = name; this.address = address; this.number = number; } public void mailCheck() { System.out.println("郵寄支票給: " + 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:

Salary.java 文件代碼:

/* 文件名 : Salary.java */ public class Salary extends Employee { private double salary; // 全年工資 public Salary(String name, String address, int number, double salary) { super(name, address, number); setSalary(salary); } public void mailCheck() { System.out.println("Salary 類的 mailCheck 方法 "); System.out.println("郵寄支票給:" + getName() + " ,工資為:" + salary); } public double getSalary() { return salary; } public void setSalary(double newSalary) { if(newSalary >= 0.0) { salary = newSalary; } } public double computePay() { System.out.println("計算工資,付給:" + 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:

VirtualDemo.java 文件代碼:

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

以上實例編譯運行結果如下:

Employee 構造函數
Employee 構造函數
使用 Salary 的引用調用 mailCheck -- 
Salary 類的 mailCheck 方法 
郵寄支票給:員工 A ,工資為:3600.0

使用 Employee 的引用調用 mailCheck--
Salary 類的 mailCheck 方法 
郵寄支票給:員工 B ,工資為: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。


多態的實現方式

方式一:重寫:

這個內容已經在上一章節詳細講過,就不再闡述,詳細可訪問:Java 重寫(Override)與重載(Overload)。

方式二:接口

  • 1. 生活中的接口最具代表性的就是插座,例如一個三接頭的插頭都能接在三孔插座中,因為這個是每個國家都有各自規定的接口規則,有可能到國外就不行,那是因為國外自己定義的接口類型。

  • 2. java中的接口類似於生活中的接口,就是一些方法特征的集合,但沒有方法的實現。具體可以看 java接口 這一章節的內容。

方式三:抽象類和抽象方法

詳情請看 Java抽象類 章節。

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