十三、多态

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。
现实事物经常会体现出多种形态，如学生，学生是人的一种，则一个具体的同学张三既是学生也是人，即出现两种形态。
Java作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如Student类继承了Person类，一个Student的对象便既是Student，又是Person。
Java中多态的代码体现在一个子类对象(实现类对象)既可以给这个子类(实现类对象)引用变量赋值，又可以给这个子类(实现类对象)的父类(接口)变量赋值。
如Student类可以为Person类的子类。那么一个Student对象既可以赋值给一个Student类型的引用，也可以赋值给一个Person类型的引用。

class Student extens Person{}
Student s = new Student(); //创建一个学生对象，把学生对象赋值给学生类型s
Person p = new Student(); //创建一个学生对象，把学生对象赋值给人类型p 

最终多态体现为父类引用变量可以指向子类对象。
多态的前提是必须有子父类关系或者类实现接口关系，否则无法完成多态。
在使用多态后的父类引用变量调用方法时，会调用子类重写后的方法。

一、多态的定义和使用格式

多态的定义格式：就是父类的引用变量指向子类对象

父类类型  变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();

 注意事项
同一个父类的方法会被不同的子类重写。在调用方法时，调用的为各个子类重写后的方法。

 Person p1 = new Student();
   Person p2 = new Teacher();
   p1.work(); //p1会调用Student类中重写的work方法
   p2.work(); //p2会调用Teacher类中重写的work方法

当变量名指向不同的子类对象时，由于每个子类重写父类方法的内容不同，所以会调用不同的方法。

二、多态成员的特点

多态成员变量
当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：
编译时期：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。
运行时期：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。
简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。(静态方法也是如此)

class Fu {
    int num = 4;
}
class Zi extends Fu {
    int num = 5;
}
class Demo {
    public static void main(String[] args)  {
        Fu f = new Zi();
        System.out.println(f.num); //4
        Zi z = new Zi();
        System.out.println(z.num); //5
    }
}

多态成员方法
编译时期：参考引用变量所属的类，如果没有类中没有调用的方法，编译失败。
运行时期：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。
简而言之：编译看左边，运行看右边。(如果是静态方法，则不一样)

class Fu {
    int num = 4;
    void show() {
        System.out.println("Fu show num");
    }
}
class Zi extends Fu {
    int num = 5;
    void show() {
        System.out.println("Zi show num");
    }
}
class Demo {
    public static void main(String[] args)  {
        Fu f = new Zi();
        f.show(); // Zi show num
    }
}

三、instanceof关键字

我们可以通过instanceof关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类，学生的对象也属于人类。
使用格式：
boolean b = 对象 instanceof 数据类型;

Person p1 = new Student(); // 前提条件，学生类已经继承了人类
boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true
boolean flag2 = p1 instanceof Animal; //flag结果为false

四、多态的转型

1.基本数据类型转换

整数int  转换成 小数double(自动转换)
    int x = 3;
    double d = x;
    
把小数 double 转换成  整数int（强制转换）
    double d =3.3;
    int x = (int)d

2.多态的向上转型和向下转型
 向上转型：当有子类对象赋值给一个父类引用时，便是向上转型，多态本身就是向上转型的过程。
使用格式：
父类类型 变量名 = new 子类类型();
如：Person p = new Student();
 向下转型：一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式，将父类引用转为子类引用，这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象，是无法向下转型的！
使用格式：
子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;
如:Student stu = (Student) p; //变量p 实际上指向Student对象
Person p = new Person();
Student stu = (Student) p;

五、多态的好处与弊端

好处：
当父类的引用指向子类对象时，就发生了向上转型，即把子类类型对象转成了父类类型。向上转型的好处是隐藏了子类类型，提高了代码的扩展性。
弊端：
向上转型也有弊端，只能使用父类共性的内容，而无法使用子类特有功能，功能有限制。
看如下代码：

//描述动物类，并抽取共性eat方法
abstract class Animal {
    abstract void eat();
}
 
// 描述狗类，继承动物类，重写eat方法，增加lookHome方法
class Dog extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("啃骨头");
    }
     //定义了特有的子类方法
    void lookHome() {
        System.out.println("看家");
    }
}

// 描述猫类，继承动物类，重写eat方法，增加catchMouse方法
class Cat extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
    //定义了特有的子类方法
    void catchMouse() {
        System.out.println("抓老鼠");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Dog(); //多态形式，创建一个狗对象
        a.eat(); // 调用对象中的方法，会执行狗类中的eat方法
        // a.lookHome();//使用Dog类特有的方法，需要向下转型，不能直接使用
        
        // 为了使用狗类的lookHome方法，需要向下转型
// 向下转型过程中，可能会发生类型转换的错误，即ClassCastException异常
        // 那么，在转之前需要做健壮性判断 
        if( !a instanceof Dog){ // 判断当前对象是否是Dog类型
                System.out.println("类型不匹配，不能转换"); 
                return; 
        } 
        Dog d = (Dog) a; //向下转型
        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法
    }
}

 什么时候使用向上转型：
当不需要面对子类类型时，通过提高扩展性，或者使用父类的功能就能完成相应的操作，这时就可以使用向上转型。
 什么时候使用向下转型
当要使用子类特有功能时，就需要使用向下转型。
 向下转型的好处：可以使用子类特有功能。
 弊端是：需要面对具体的子类对象；在向下转型时容易发生ClassCastException类型转换异常。在转换之前必须做类型判断。