Java中多態(tài)是什么意思

這篇文章主要介紹了Java中多態(tài)是什么意思，具有一定借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下。希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲。下面讓小編帶著大家一起了解一下。

多態(tài)

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言中，多態(tài)是繼數(shù)據(jù)抽象和繼承之后的第三種基本特征。

多態(tài)不但能夠改善代碼的組織結(jié)構(gòu)和可讀性，還能夠創(chuàng)建可擴(kuò)展的程序。多態(tài)的作用就是消除類型之間的耦合關(guān)系。

1. 向上轉(zhuǎn)型

根據(jù)里氏代換原則：任何基類可以出現(xiàn)的地方，子類一定可以出現(xiàn)。

對(duì)象既可以作為它自己本身的類型使用，也可以作為它的基類型使用。而這種吧對(duì)某個(gè)對(duì)象的引用視為對(duì)其基類型的引用的做法被稱作為 - 向上轉(zhuǎn)型。因?yàn)楦割愒谧宇惖纳戏剑宇愐酶割?，因此稱為 向上轉(zhuǎn)型。

public class Animal {    void eat() {
        System.out.println("Animal eat()");
    }
}class Monkey extends Animal {    void eat() {
        System.out.println(" Monkey eat()");
    }
}class test {    public static void start(Animal animal) {
        animal.eat();
    }    public static void main(String[] args) {
        Monkey monkey = new Monkey();
        start(monkey);
    }
}/* OUTPUT:
Monkey eat()
*/復(fù)制代碼

上述 test 類中的 start() 方法接收一個(gè) Animal  的引用，自然也可以接收從 Animal 的導(dǎo)出類。調(diào)用eat() 方法的時(shí)候，自然而然的使用到 Monkey 中定義的eat()方法，而不需要做任何的類型轉(zhuǎn)換。因?yàn)閺?Monkey 向上轉(zhuǎn)型到 Animal 只能減少接口，而不會(huì)比Animal 的接口更少。

打個(gè)不是特別恰當(dāng)?shù)谋确剑?em>你父親的財(cái)產(chǎn)會(huì)繼承給你，而你的財(cái)產(chǎn)還是你的，總的來(lái)說(shuō)，你的財(cái)產(chǎn)不會(huì)比你父親的少。

忘記對(duì)象類型

在 test.start()方法中，定義傳入的是 Animal 的引用，但是卻傳入Monkey，這看起來(lái)似乎忘記了Monkey 的對(duì)象類型，那么為什么不直接把test類中的方法定義為void start(Monkey monkey)，這樣看上去難道不會(huì)更直觀嗎。

直觀也許是它的優(yōu)點(diǎn)，但是就會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題：Animal不止只有一個(gè)Monkey的導(dǎo)出類，這個(gè)時(shí)候來(lái)了個(gè)pig ，那么是不是就要再定義個(gè)方法為void start(Monkey monkey)，重載用得挺溜嘛小伙子，但是未免太麻煩了。懶惰才是開(kāi)發(fā)人員的天性。

因此這樣就有了多態(tài)的產(chǎn)生

2.顯露優(yōu)勢(shì)

方法調(diào)用中分為 靜態(tài)綁定和動(dòng)態(tài)綁定。何為綁定：將一個(gè)方法調(diào)用同一個(gè)方法主體關(guān)聯(lián)起來(lái)被稱作綁定。

• 靜態(tài)綁定：又稱為前期綁定。是在程序執(zhí)行前進(jìn)行把綁定。我們平時(shí)聽(tīng)到"靜態(tài)"的時(shí)候，不難免想到static關(guān)鍵字，被static關(guān)鍵字修飾后的變量成為靜態(tài)變量，這種變量就是在程序執(zhí)行前初始化的。前期綁定是面向過(guò)程語(yǔ)言中默認(rèn)的綁定方式，例如 C 語(yǔ)言只有一種方法調(diào)用，那就是前期綁定。

引出思考：

public static void start(Animal animal) {
    animal.eat();
}復(fù)制代碼

在start()方法中傳入的是Animal 的對(duì)象引用，如果有多個(gè)Animal的導(dǎo)出類，那么執(zhí)行eat()方法的時(shí)候如何知道調(diào)用哪個(gè)方法。如果通過(guò)前期綁定那么是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此就有了后期綁定。

• 動(dòng)態(tài)綁定：又稱為后期綁定。是在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象類型進(jìn)行綁定的，因此又可以稱為運(yùn)行時(shí)綁定。而 Java 就是根據(jù)它自己的后期綁定機(jī)制，以便在運(yùn)行時(shí)能夠判斷對(duì)象的類型，從而調(diào)用正確的方法。

小結(jié)：

Java 中除了 static 和 final 修飾的方法之外，都是屬于后期綁定

合理即正確

顯然通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)是合理的。這樣子我們?cè)陂_(kāi)發(fā)接口的時(shí)候只需要傳入 基類 的引用，從而這些代碼對(duì)所有 基類 的 導(dǎo)出類 都可以正確的運(yùn)行。

其中Monkey、Pig、Dog皆是Animal的導(dǎo)出類

Animal animal = new Monkey() 看上去不正確的賦值，但是上通過(guò)繼承，Monkey就是一種Animal，如果我們調(diào)用animal.eat()方法，不了解多態(tài)的小伙伴常常會(huì)誤以為調(diào)用的是Animal的eat()方法，但是最終卻是調(diào)用了Monkey自己的eat()方法。

Animal作為基類，它的作用就是為導(dǎo)出類建立公用接口。所有從Animal繼承出去的導(dǎo)出類都可以有自己獨(dú)特的實(shí)現(xiàn)行為。

可擴(kuò)展性

有了多態(tài)機(jī)制，我們可以根據(jù)自己的需求對(duì)系統(tǒng)添加任意多的新類型，而不需要重載void start(Animal animal)方法。

在一個(gè)設(shè)計(jì)良好的OOP程序中，大多數(shù)或者所有方法都會(huì)遵循start()方法的模型，只與基類接口同行，這樣的程序就是具有可擴(kuò)展性的，我們可以通過(guò)從通用的基類繼承出新的數(shù)據(jù)類型，從而添加一些功能，那些操縱基類接口的方法就不需要任何改動(dòng)就可以應(yīng)用于新類。

失靈了？

我們先來(lái)復(fù)習(xí)一下權(quán)限修飾符：

• public：所有類可見(jiàn)
• protected：本類、本包和子類都可見(jiàn)
• default：本類和本包可見(jiàn)
• private：本類可見(jiàn)

私有方法帶來(lái)的失靈：

復(fù)習(xí)完我們?cè)賮?lái)看一組代碼：

public class PrivateScope {    private void f() {
        System.out.println("PrivateScope f()");
    }    public static void main(String[] args) {
        PrivateScope p = new PrivateOverride();
        p.f();
    }
}class PrivateOverride extends PrivateScope {    private void f() {
        System.out.println("PrivateOverride f()");
    }
}/* OUTPUT
 PrivateScope f()
*/復(fù)制代碼

是否感到有點(diǎn)奇怪，為什么這個(gè)時(shí)候調(diào)用的f()是基類中定義的，而不像上面所述的那樣，通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定，從而調(diào)用導(dǎo)出類PrivateOverride中定義的f()。不知道心細(xì)的你是否發(fā)現(xiàn)，基類中f()方法的修飾是private。沒(méi)錯(cuò)，這就是問(wèn)題所在，PrivateOverride中定義的f()方法是一個(gè)全新的方法，因?yàn)?code>private的緣故，對(duì)子類不可見(jiàn)，自然也不能被重載。

結(jié)論：

只有非 private 修飾的方法才可以被覆蓋

我們通過(guò) Idea 寫代碼的時(shí)候，重寫的方法頭上可以標(biāo)注@Override注解，如果不是重寫的方法，標(biāo)注@Override注解就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

這樣也可以很好的提示我們非重寫方法，而是全新的方法。

域帶來(lái)的失靈：

當(dāng)小伙伴看到這里，就會(huì)開(kāi)始認(rèn)為所有事物（除private修飾）都可以多態(tài)地發(fā)生。然而現(xiàn)實(shí)卻不是這樣子的，只有普通的方法調(diào)用才可以是多態(tài)的。這邊是多態(tài)的誤區(qū)所在。

讓我們?cè)倏纯聪旅孢@組代碼：

class Super {    public int field = 0;    public int getField() {        return field;
    }
}class Son extends Super {    public int field = 1;    public int getField() {        return field;
    }    public int getSuperField() {        return super.field;
    }
}class FieldTest {    public static void main(String[] args) {
        Super sup = new Son();
        System.out.println("sup.field:" + sup.field + " sup.getField():" + sup.getField());

        Son son = new Son();
        System.out.println("son.field:" + son.field + " son.getField:" + son.getField() + " son.getSupField:" + son.getSuperField());
    }
}/* OUTPUT
sup.field:0 sup.getField():1
son.field:1 son.getField:1 son.getSupField:0
*/復(fù)制代碼

從上面代碼中我們看到sup.field輸出的值不是 Son 對(duì)象中所定義的，而是Super本身定義的。這與我們認(rèn)識(shí)的多態(tài)有點(diǎn)沖突。

其實(shí)不然，當(dāng)Super對(duì)象轉(zhuǎn)型為Son引用時(shí)，任何域訪問(wèn)操作都將由編譯器解析，因此不是多態(tài)的。在本例中，為Super.field和Son.field分配了不同的存儲(chǔ)空間，而Son類是從Super類導(dǎo)出的，因此，Son實(shí)際上是包含兩個(gè)稱為field的域：它自己的+Super的。

雖然這種問(wèn)題看上去很令人頭痛，但是我們開(kāi)發(fā)規(guī)范中，通常會(huì)將所有的域都設(shè)置為 private，這樣就不能直接訪問(wèn)它們，只能通過(guò)調(diào)用方法來(lái)訪問(wèn)。

static 帶來(lái)的失靈：

看到這里，小伙伴們應(yīng)該對(duì)多態(tài)有個(gè)大致的了解，但是不要掉以輕心哦，還有一種情況也是會(huì)出現(xiàn)失靈的，那就是如果某個(gè)方法是靜態(tài)的，那么它的行為就不具有多態(tài)性。

老規(guī)矩，我們看下這組代碼：

class StaticSuper {    public static void staticTest() {
        System.out.println("StaticSuper staticTest()");
    }

}class StaticSon extends StaticSuper{    public static void staticTest() {
        System.out.println("StaticSon staticTest()");
    }

}class StaticTest {    public static void main(String[] args) {
        StaticSuper sup = new StaticSon();
        sup.staticTest();
    }
}/* OUTPUT
StaticSuper staticTest()
*/復(fù)制代碼

靜態(tài)方法是與類相關(guān)聯(lián)，而非與對(duì)象相關(guān)聯(lián)

3.構(gòu)造器與多態(tài)

首先我們需要明白的是構(gòu)造器不具有多態(tài)性，因?yàn)闃?gòu)造器實(shí)際上是static方法，只不過(guò)該static的聲明是隱式的。

我們先回到開(kāi)頭的那段神秘代碼：

其中輸出結(jié)果是：

/*
    polygon() before cal()
    square.cal(), border = 0
    polygon() after cal()
    square.square(), border = 4
*/復(fù)制代碼

我們可以看到先輸出的是基類polygon中構(gòu)造器的方法。

這是因?yàn)榛惖臉?gòu)造器總是在導(dǎo)出類的構(gòu)造過(guò)程中被調(diào)用，而且是按照繼承層次逐漸向上鏈接，以使每個(gè)基類的構(gòu)造器都能得到調(diào)用。

因?yàn)闃?gòu)造器有一項(xiàng)特殊的任務(wù)：檢查對(duì)象是否能正確的被構(gòu)造。導(dǎo)出類只能訪問(wèn)它自己的成員，不能訪問(wèn)基類的成員（基類成員通常是private類型）。只有基類的構(gòu)造器才具有權(quán)限來(lái)對(duì)自己的元素進(jìn)行初始化。因此，必須令所有構(gòu)造器都得到調(diào)用，否則就不可能正確構(gòu)造完整對(duì)象。

步驟如下：

• 調(diào)用基類構(gòu)造器，這個(gè)步驟會(huì)不斷的遞歸下去，首先是構(gòu)造這種層次結(jié)構(gòu)的根，然后是下一層導(dǎo)出類，...，直到最底層的導(dǎo)出類
• 按聲明順序調(diào)用成員的初始化方法
• 調(diào)用導(dǎo)出類構(gòu)造其的主體

打個(gè)不是特別恰當(dāng)?shù)谋确剑?em>你的出現(xiàn)是否先要有你父親，你父親的出現(xiàn)是否先要有你的爺爺，這就是逐漸向上鏈接的方式

構(gòu)造器內(nèi)部的多態(tài)行為

有沒(méi)有想過(guò)如果在一個(gè)構(gòu)造器的內(nèi)調(diào)用正在構(gòu)造的對(duì)象的某個(gè)動(dòng)態(tài)綁定方法，那么會(huì)發(fā)生什么情況呢？ 動(dòng)態(tài)綁定的調(diào)用是在運(yùn)行時(shí)才決定的，因?yàn)閷?duì)象無(wú)法知道它是屬于方法所在的那個(gè)類還是那個(gè)類的導(dǎo)出類。如果要調(diào)用構(gòu)造器內(nèi)部的一個(gè)動(dòng)態(tài)綁定方法，就要用到那個(gè)方法的被覆蓋后的定義。然而因?yàn)楸桓采w的方法在對(duì)象被完全構(gòu)造之前就會(huì)被調(diào)用，這可能就會(huì)導(dǎo)致一些難于發(fā)現(xiàn)的隱藏錯(cuò)誤。

問(wèn)題引索：

一個(gè)動(dòng)態(tài)綁定的方法調(diào)用會(huì)向外深入到繼承層次結(jié)構(gòu)內(nèi)部，它可以調(diào)動(dòng)導(dǎo)出類里的方法，如果我們是在構(gòu)造器內(nèi)部這樣做，那么就可能會(huì)調(diào)用某個(gè)方法，而這個(gè)方法做操縱的成員可能還未進(jìn)行初始化，這肯定就會(huì)招致災(zāi)難的。

敏感的小伙伴是不是想到了開(kāi)頭的那段代碼：

輸出結(jié)果是：

/*
    polygon() before cal()
    square.cal(), border = 0
    polygon() after cal()
    square.square(), border = 4
*/復(fù)制代碼

我們?cè)谶M(jìn)行square對(duì)象初始化的時(shí)候，會(huì)先進(jìn)行polygon對(duì)象的初始化，在polygon構(gòu)造器中有個(gè)cal()方法，這個(gè)時(shí)候就采用了動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制，調(diào)用了square的cal()，但這個(gè)時(shí)候border這個(gè)變量尚未進(jìn)行初始化，int 類型的默認(rèn)值為 0，因此就有了square.cal(), border = 0的輸出?？吹竭@里，小伙伴們是不是有種撥開(kāi)云霧見(jiàn)青天的感覺(jué)！

這組代碼初始化的實(shí)際過(guò)程為：

• 在其他任何事物發(fā)生之前，將分配給對(duì)象的存儲(chǔ)空間初始化成二進(jìn)制的零
• 調(diào)用基類構(gòu)造器時(shí)，會(huì)調(diào)用被覆蓋后的cal()方法，由于步驟1的緣故，因此 border 的值為 0
• 按照聲明的順序調(diào)用成員的初始化方法
• 調(diào)用導(dǎo)出類的構(gòu)造器主體

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享Java中多態(tài)是什么意思內(nèi)容對(duì)大家有幫助，同時(shí)也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，遇到問(wèn)題就找億速云，詳細(xì)的解決方法等著你來(lái)學(xué)習(xí)!