Java多态

深入理解Java中的多态机制

在面向对象的程序设计语言中，多态是继数据抽象和继承之后的第三种基本特征

引言：
多态通过分离做什么和怎么做，从另一个角度将接口和实现分离开来。多态不但能够改善代码的组织结构和可读性，还能够创建可扩展的程序--即无论在项目最初创建时还是在需要时添加新功能时都可以“生长”的程序。

本文目录大纲：
一、什么是多态
二、多态的类别
三、多态的产生方式
四、运行期多态必要条件
五、向上转型
六、向下转型
七、动态多态的适用范围
八、多态的好处

1、什么是多态
多态（Polymorphism），按字面的意思就是“多种状态”。简单而通俗的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

2、多态的类别
编译期多态(静态多态，早期绑定)和运行期多态(后期绑定)；

绑定：将一个方法调用同一个方法主体关联起来被称做绑定。

前期绑定：在程序执行前绑定（由编译器和连接程序实现），称作前期绑定。它是面向过程的语言中不需要选择就默认的绑定方式。列入C只有一种方法调用，那就是前期绑定。

后期绑定：在运行时根据对象的类型进行绑定。后期绑定也称作动态绑定或运行时绑定。它通过某种特殊机制实现，即程序一直不知道对象的类型，但是方法调用机制调用机制能找到正确的方法体，并加以调用。

Java中除了static 方法和final 方法(private 属于final 方法)之外，其他所有方法都是后期绑定。这意味着通常情况下，我们不必判定是否应该进行后期绑定--它会自动发生。

3、多态产生的方式

3.1、强制的：一种隐式做类型转换的方法。

        强制多态隐式的将参数按某种方法，转换成编译器认为正确的类型以避免错误。在一下的表达式中，编译器必须决定二元运算符‘+’所应做的工作：        
[java] view
plain copy

1.  int a = 1 + 2;  
2. 
double d = 2.0 + 2.0;  
3.  String s = "abc" + "def";  

跟据需要判定"+ " 运算符所要进行的运算，（1和（2行中进行加法运算，（3中进行字符串连接运算
 
3.2、编译期多态(重载  overload)：

静态多态性：包括变量的隐藏、方法的重载(指同一个类中，方法名相同（方便记忆），但是方法的参数类型、个数、次序不同，本质上是多个不同的方法)；

举例：
public class override{
public void show( ){
};
public void show( int i){
System.out.println("含参数的show方法 .");
};
}

通过传入不同参数，让程序根据传入的参数来表现出不同的状态。进而实现多态。

3.3、运行期多态（重写 override）

动态多态性：是指子类在继承父类(或实现接口)时重写了父类(或接口)的方法，程序中用父类(或接口)引用去指向子类的具体实例，从代码形式上看是父类(或接口)引用去调用父类(接口)的方法，但是在实际运行时，JVM能够根据父类(或接口)引用所指的具体子类，去调用对应子类的方法，从而表现为不同子类对象有多种不同的形态。不过，程序代码在编译时还不能确定调用的哪一个类的方法，只有在运行时才能确定，故又称为运行时的多态性。

举例：
public classsup {
public void show(){
System.out.println("show() in sup !");
}
}
public classsub extendssup{
public void show(){
System.out.println("show() in sub !");
}
}
public classClient {

public static void main(String[] args) {

supsp= new sup();
subsb = new sub();
sups = new sub();

sp.show();
sb.show();
s.show();
}
}

运行结果：
show() in sup !
show() in sub !
show() in sub !
 
第三行代码，虽然编译是sup类，但运行的却是sub的show()方法。通过方法的重载，让程序表现出不同的状态，来体现程序的多态性。

4、运行期多态必要条件
一、要有继承（包括接口的实现）；

二、要有重写；

三、父类引用指向子类对象。
 
5、向上转型
          子类自有的方法不可见
         1）、代码检查不允许。
         2）、从实际意义上

在下面代码中，s只能调用sup中曾声明过的方法，而子类中新增加的所独有的方法则并不可见，自然也无法调用。

sup s = new sub();
s.show();

 
6、向下转型
          存在于继承中，父类引用指向的对象实际是要转型的子类引用的类型。
 
假设现在已经定义一个了Animal类，并且定义类Dog和类Cat继承Animal.

[java] view
plain copy

1.  1)  Animal a = new Dog();  
2. 
  
3.        Dog d = (Dog) a;    //正确  
4. 
  
5.  2) Animal a = new Cat();  
6. 
  
7.        Dog d = (Dog) a;    //抛异常    

对于一个由向上转型而来的对象，如果对它实行向下转型，需要知道该对象之前的类型。否则编译器会报错。如上述代码所描述一样。

7、动态多态的适用范围

1、只适用于动态方法，对于变量不能被重写（覆盖），”重写“的概念只针对方法，如 变量不能被重写（覆盖）
2、静态static方法属于特殊情况，域不会有多态机制。所调用的方法根据编译时采用的类型所确定。

下面通过代码解释：
/*
样例1：
classParent{
int num = 3;
}

classChild extends Parent{
int num = 4;
}
*/

/*
样例2：
class Parent{

}

class Child extends Parent{
intnum = 4;
}
*/

/*
样例3：
class Parent{
void show(){
System.out.println("ParentShow!");
}
}

classChild extends Parent{
void show(){
System.out.println("ChildShow!");
}
}
*/

/*
样例4：
class Parent{

}

class Child extends Parent{
voidshow(){
System.out.println("ChildShow!");
}
}
*/

class Parent{
static void show(){
System.out.println("ParentShow!");
}
}

class Child extends Parent{
static void show(){
System.out.println("ChildShow!");
}
}

public class PC{
public static void main(String[] args){
Parentp = new Child();
//样例1：
//System.out.println(p.num);//3， 输出的是父类的num；

//样例2：
//System.out.println(p.num);//错误: 找不到符号 num

//样例3：
//p.show();//ChildShow! 输出的是子类的方法！

//样例4：
//p.show();// 错误: 找不到符号 p.show();

//样例5：
p.show();//Parent Show! 运行父类的静态方法。
}
}

/*

总结：
对象多态时：
1.成员变量：(不涉及覆盖)
编译时: 参考引用变量所属的类中是否有调用的成员变量，有， 编译通过，没有，编译失败。
运行时: 参考引用变量所属的类中是否有调用的成员变量， 并运行该类所属中的成员变量。
简单的说：编译和运行都参考等号的左边。

2.成员函数（非静态）：
编译时：参考引用变量所属的类中是否有调用的成员变量， 有， 编译通过， 没有，编译失败：
运行时：参考的是对象所属的类中是否有调用的函数。
简单的说：编译看左边， 运行看右边。

3.静态函数， 变量：
   编译和运行都是参考左边参数类型！
   其实静态方法不存在多态， 静态方法是属于类的，我们说的是对象的多态！静态方法直接用类名调用就好了，
   没必要创建对象！
   静态的方法只能被静态的方法所覆盖！
 
8、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。

参考资料：http://www.cnblogs.com/hujunzheng/p/3872619.html