JAVA多态理解（包含他人经典例子）

引言：理解JAVA多态应先理解JAVA继承、封装。

一、什么是多态

面向对象编程有三个特征，即封装、继承和多态。

1. 封装隐藏了类的内部实现机制，从而可以在不影响使用者的前提下改变类的内部结构，同时保护了数据。       

2. 继承是为了重用父类代码，同时为实现多态性作准备。那么什么是多态呢？     

3.方法的重写、重载与动态连接构成多态性。Java之所以引入多态的概念，原因之一是它在类的继承问题上和C++不同，后者允许多继承，这确实给其带来非常强大的功能，但是复杂的继承关系也给C++开发者带来了更大的麻烦，为了规避风险，Java只允许单继承，派生类与基类间有IS-A的关系（即“猫”is
a “动物”）。这样做虽然保证了继承关系的简单明了，但是势必在功能上有很大的限制，所以，Java引入了多态性的概念以弥补这点的不足，此外，抽象类和接口也是解决单继承规定限制的重要手段。同时，多态也是面向对象编程的精髓所在。

二、理解多态性

①要理解多态性，首先要知道什么是“向上转型”。     

我定义了一个子类Cat，它继承了Animal类，那么后者就是前者是父类。

我可以通过   Cat c = new Cat();  实例化一个Cat的对象，但当我这样定义时：Animal a = new Cat(); 这代表什么意思呢？       

很简单，它表示我定义了一个Animal类型的引用，指向新建的Cat类型的对象。由于Cat是继承自它的父类Animal，所以Animal类型的引用是可以指向Cat类型的对象的。那么这样做有什么意义呢？

因为子类是对父类的一个改进和扩充，所以一般子类在功能上较父类更强大，属性较父类更独特，定义一个父类类型的引用指向一个子类的对象既可以使用子类强大的功能，又可以抽取父类的共性。 
所以，父类类型的引用可以调用父类中定义的所有属性和方法，而对于子类中定义而父类中没有的方法，它是无可奈何的；同时，父类中的一个方法只有在在父类中定义而在子类中没有重写的情况下，才可以被父类类型的引用调用；  
对于父类中定义的方法，如果子类中重写了该方法，那么父类类型的引用将会调用子类中的这个方法，这就是动态连接。 

②实例代码：

class Father{
public void func1(){   func2();   }   //这是父类中的func2()方法，因为下面的子类中重写了该方法，所以在父类类型的引用中调用时，这个方法将不再有效，取而代之的是将调用子类中重写的func2()方法
public void func2(){   System.out.println("AAA");   }   }
class Child extends Father{
//func1(int i)是对func1()方法的一个重载，由于在父类中没有定义这个方法，所以它不能被父类类型的引用调用，所以在下面的main方法写成child.func1(68)是不对的
public void func1(int i){   System.out.println("BBB");   }//func2()重写了父类Father中的func2()方法，如果父类类型的引用中调用了func2()方法，那么必然是子类中重写的这个方法
public void func2(){   System.out.println("CCC"); }
}
public class PolymorphismTest {
public static void main(String[] args){
Father child = new Child();
child.func1();//打印结果将会是什么？
}
}

上面的程序是个很典型的多态的例子。子类Child继承了父类Father，并重载了父类的func1()方法，重写了父类的func2()方法。重载后的func1(int i)和func1()不再是同一个方法，由于父类中没有func1(int i)，那么，父类类型的引用child就不能调用func1(int i)方法。而子类重写了func2()方法，那么父类类型的引用child在调用该方法时将会调用子类中重写的func2()。   那么该程序将会打印出什么样的结果呢？   很显然，应该是“CCC”。

③小结

1.使用父类类型的引用指向子类的对象；  
2.该引用只能调用父类中定义的方法和变量；    
3.如果子类中重写了父类中的一个方法，那么在调用这个方法的时候，将会调用子类中的这个方法；（动态连接、动态调用）
4.变量不能被重写（覆盖），”重写“的概念只针对方法，如果在子类中”重写“了父类中的变量，那么在编译时会报错。（灰色部分观点有瑕疵：不会在编译时报错，只是重写不是对变量而言的）
eg：
class ParentClass {

public String AAA = "111";
public void say(){System.out.println(AAA);}}
class SubClass extends ParentClass{public String AAA = "777";}
class TestClass {public static void main(String args[]){SubClass sub = new SubClass();sub.say();}}运行结果为：111

三、经典例子（请耐心看完，看完后豁然开朗，实在不想看可跳过）

</pre></p><p><pre name="code" class="java">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...{} 问题如下：

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

结果如下：

①   A and A

②   A and A

③   A and D

④   B and A

⑤   B and A

⑥   A and D

⑦   B and B

⑧   B and B

⑨   A and D

分析：

①②③比较好理解，一般不会出错。④⑤就有点糊涂了，为什么输出的不是"B and B”呢？！！先来回顾一下多态性。

运行时多态性是面向对象程序设计代码重用的一个最强大机制，Java多态性的概念也可以被说成“一个接口，多个方法”。Java实现运行时多态性的基础是动态方法调度，它是一种在运行时而不是在编译期调用重载方法的机制。

方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现，重载Overloading是一个类中多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数，我们说该方法被重写(Overriding)。子类的对象使用这个方法时，将调用子类中的定义，对它而言，父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法，它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型，则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现，重载Overloading是一个类中Java多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数，我们说该方法被重写
(Overriding)。子类的对象使用这个方法时，将调用子类中的定义，对它而言，父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法，它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型，则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。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。
（但是如果强制把超类转换成子类的话，就可以调用子类中新添加而超类没有的方法了。） 此处灰色部分观点不正确：子类不能强制转换成父类。。。。。。

好了，先温习到这里，言归正传！实际上这里涉及方法调用的优先问题 ，优先级由高到低依次为：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。让我们来看看它是怎么工作的。

比如④，a2.show(b)，a2是一个引用变量，类型为A，则this为a2，b是B的一个实例，于是它到类A里面找show(B obj)方法，没有找到，于是到A的super(超类)找，而A没有超类，因此转到第三优先级this.show((super)O)，this仍然是a2，这里O为B，(super)O即(super)B即A，因此它到类A里面找show(A obj)的方法，类A有这个方法，但是由于a2引用的是类B的一个对象，B覆盖了A的show(A
obj)方法，因此最终锁定到类B的show(A obj)，输出为"B and A”。再比如⑧，b.show(c)，b是一个引用变量，类型为B，则this为b，c是C的一个实例，于是它到类B找show(C obj)方法，没有找到，转而到B的超类A里面找，A里面也没有，因此也转到第三优先级this.show((super)O)，this为b，O为C，(super)O即(super)C即B，因此它到B里面找show(B
obj)方法，找到了，由于b引用的是类B的一个对象，因此直接锁定到类B的show(B obj)，输出为"B and B”。

按照上面的方法，可以正确得到其他的结果。

问题还要继续，现在我们再来看上面的分析过程是怎么体现出蓝色字体那句话的内涵的。它说：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。还是拿a2.show(b)来说吧。a2是一个引用变量，类型为A，它引用的是B的一个对象，因此这句话的意思是由B来决定调用的是哪个方法。因此应该调用B的show(B
obj)从而输出"B and B”才对。但是为什么跟前面的分析得到的结果不相符呢？！问题在于我们不要忽略了蓝色字体的后半部分，那里特别指明：这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是被子类覆盖的方法。B里面的show(B obj)在超类A中有定义吗？没有！那就更谈不上被覆盖了。实际上这句话隐藏了一条信息：它仍然是按照方法调用的优先级来确定的。它在类A中找到了show(A
obj)，如果子类B没有覆盖show(A obj)方法，那么它就调用A的show(A obj)（由于B继承A，虽然没有覆盖这个方法，但从超类A那里继承了这个方法，从某种意义上说，还是由B确定调用的方法，只是方法是在A中实现而已）；现在子类B覆盖了show(A obj)，因此它最终锁定到B的show(A
obj)。这就是那句话的意义所在，到这里，我们可以清晰的理解Java的多态性了。

四、总结

①多态性体现在方法的重写，重载以及动态链接。重写体现在子类的多态，重载体现了自身类中方法的多态，动态链接就是使用父类类型的引用指向子类的对象，该引用只能调用父类中定义的方法和变量，程序运行时才决定执行什么方法。

☆☆☆☆☆特别注意：

②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。

③一个类型引用只能引用引用类型自身含有的方法和变量。