多态

booniez2024-04-22 23:46:56后台 Java继承

多态的前提

要有继承/实现关系
要有方法重写
要有父类的引用，指向子类对象

多态中成员访问特点

1. 构造方法

同继承一样，子类会通过 super 访问父类的构造方法

2. 成员变量

编译看左边（父类），执行看左边（父类），访问具有静态态绑定的特性。

静态绑定： 对成员变量的访问是在编译时决定的，这称为“静态绑定”。如果子类和父类中都定义了同名的成员变量，那么通过父类引用访问的是父类中的变量，即使这个引用指向的是一个子类对象。
不遵循多态性： 由于成员变量不具备多态性，它们的访问完全取决于引用变量的类型，而不是对象的实际类型。

3. 成员方法

编译看左边（父类），执行看右边（子类），访问具有动态绑定的特性。

动态绑定： Java的成员方法具有多态性，即子类对象可以直接调用父类中定义的方法。如果子类重写了父类的方法，当通过父类引用调用这个方法时，实际执行的是子类重写后的方法。这种机制称为“动态绑定”或“后期绑定”。
方法重载和重写： 重载发生在一个类中，方法的名字相同，但参数列表不同。重写则是子类提供了一个特定实现，这个实现覆盖了父类的方法。

为什么成员变量和成员方法的访问不一样？ 因为成员方法有重写，成员变量没有

Java中的多态主要体现在对成员方法的调用上，而对成员变量的访问则不具备多态性。我们可以通过下面的特点来进一步理解多态在Java中成员变量和成员方法访问时的区别：

这里举一个简单的示例来说明这一点：

class Animal {
    int legs = 4;

    void display() {
        System.out.println("Animals can move");
    }
}

class Dog extends Animal {
    int legs = 2;

    void display() {
        System.out.println("Dogs can walk and run");
    }
}

public class TestPolymorphism {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用父类类型的引用指向子类的对象
        Animal myDog = new Dog();
        
        myDog.display(); // 执行的是 Dog 的 display 方法

        System.out.println(myDog.legs); // 访问的是 Animal 的 legs 变量
    }
}

在上述例子中，myDog.display()调用的是Dog类中的display()方法，体现了方法的多态性。但是，myDog.legs访问的是Animal类中定义的legs变量，说明对于成员变量，并没有应用多态性，遵循的是静态绑定。

因此，在设计你的Java应用程序时，较好的做法是将需要多态行为的数据和行为定义为方法，并通过方法对这些数据进行访问和操作，以利用多态带来的灵活性和强大能力。

多态的优缺点

多态在Java中是一个核心概念，它为对象的操作提供了抽象层次，能够使程序更加灵活和可维护。但是，任何技术都有它的优势和劣势。以下是Java中多态性的一些优缺点：

1. 多态的优点

提高代码的可重用性： 通过多态，相同的方法或属性可以用在不同的对象上，这样可以减少代码量和提高代码的可重用性。
提高代码的可维护性： 多态通过分离做什么（定义在接口或抽象类中）和怎么去做（在具体子类中实现）来提高代码的可维护性，使得代码更加清晰，易于维护和扩展。
接口抽象： 使用接口和抽象类允许定义类型的抽象行为，而不是具体细节，这样客户端代码可以在不知道具体实现细节的情况下，使用类型的行为。
动态绑定： 动态绑定允许在运行时根据对象的实际类型来调用对应的方法，这样可以让程序具有更好的灵活性。
有助于实现松耦合设计： 多态有助于减少系统中各部分间的依赖关系，从而实现松耦合的设计。

2. 多态的缺点

牺牲性能： 由于多态需要在运行时确定调用哪个具体方法，可能会引入一些性能开销。虽然现代JVM优化了这一点，但在极高性能要求的场合，这可能是一个考虑因素。
增加复杂性： 使用多态可能会使代码逻辑变得更复杂，对于初学者来说可能难以理解。
限制访问子类特有的属性和方法： 当使用多态时，通常是通过父类类型的引用来操作对象，这限制了对子类特有成员的访问。
设计上的挑战： 正确使用多态需要在系统设计阶段就需要仔细考虑，如何抽象出合理的接口和类层次结构，以确保多态可以达到预期的效果。

在设计和实现Java应用程序时，应根据具体的应用场景和需求，权衡利用多态带来的好处与潜在的复杂性和性能考虑之间的平衡。通常，为了提高代码质量和未来的可扩展性，多态是推荐的做法。

多态中的类型转换

可以解决上面提到的限制访问子类特有的属性和方法的问题。通过将父类强制转换成子类对象，就可以访问子类特有的方法

如果转换的时候，目标类型和实际类型不一致，会抛出ClassCastException异常。因此建议先用 instanceof进行类型判断

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