Java類——多態

一、多態性

$\quad$Java引用變量有兩個類型：一個是編譯時的類型，一個是運行時的類型，編譯時的類型由聲明該變量時的類型決定，運行時的類型由實際賦值給該變量的對象決定。如果編譯時類型和運行時類型不一致，就會出現所謂的多態。
$\quad$先看一個父類Base和子類Sub的代碼，根據其結果做進一步分析：

public class Base {
    public int book = 6;
    public void base() { System.out.println(1); }
    public void test() { System.out.println(2); }
}

public class Sub extends Base {
    // 重寫父類的test方法
    public String book = "Java瘋狂筆記";
    public void test() { System.out.println(3); }
    public void sub() { System.out.println(4); }
    public static void main(String[] args) {
        // 編譯時類型和運行時類型不同，多態發生
        Base ploy = new Sub();
        System.out.println(ploy.book);  // 6
        ploy.test();  // 3
        ploy.base();  // 1
        // 不能調用ploy.sub();
    }
}

$\quad$Base ploy = new Sub();這句話表明對象ploy編譯時類型是Base，而運行時是Sub。對於父類Base中沒有被子類覆蓋的方法，ploy得到的是父類的值，比如ploy.book=6, ploy.base=1；對於被覆蓋的方法，實際執行的就是子類中覆蓋掉父類方法，例如ploy.test=3是子類中被重寫後的打印值。這就是多態！
$\quad$Java允許把一個子類對象直接賦給一個父類引用變量，無需任何類型轉換，或者被稱爲向上轉型(upcasting)，向上轉型由系統自動完成。
$\quad$當把一個子類對象直接賦給父類引用變量，例如上面的Base ploy = new Sub();對象ploy編譯時類型是Base，而運行時是Sub。當運行時，其方法行爲總是像子類的行爲而不是父類的行爲。這將出現相同類型的變量，執行同一個方法時出現不同的行爲特徵，這就是多態。
$\quad$引用變量在編譯階段只能調用其編譯時類型所具有的方法，但運行時則執行其運行時類型所具有的方法。例如Object p = new Person()，p只能調用Object類中的方法而不能調用Person類中的方法，但運行的時候首先看Person類中有沒有此方法，有的話運行Person類中的方法，沒有的話才運行Object類中的方法。
$\quad$與方法不同的是，對象的屬性不具備多態性。如上面ploy變量輸出book屬性時並不是輸出子類Sub的，而是輸出父類的屬性。

二、引用變量的強制類型轉換

$\quad$Java程序中引用變量只能調用其編譯時類型的方法，而不能調用其運行時類型的方法。如果要讓這個引用變量來調用它運行時類型的方法嗎，則必須把它強制類型轉換爲運行時類型，強制類型轉換需要藉助於類型轉換運算符。
$\quad$強制類型轉換語法很簡單：(type) variable，這種用法可以將variable變量轉換爲一個type類型的變量。
$\quad$引用類型之間的轉換隻能把一個父類變量轉換成子類類型，如果是兩個沒有任何繼承關係的類型，則無法進行類型轉換。即編譯時類型爲父類類型，運行時類型是子類類型。舉個例子：

public class TestConversion {
    public static void main(String[] args)
    {
        Object obj = "Hello";
        // obj變量的編譯類型是Object，是String類型的父類，可以進行強制類型轉換
        String objstr = (String) obj;
        System.out.println(objstr);
        // obj2變量的編譯類型是Object，是Integer類型的父類，可以進行強制類型轉換
        // 但obj2運行時類型是Integer，所以下面程序會觸發ClassCastException異常
        Object obj2 = new Integer(5);
        String obj2str = (String) obj2;
        System.out.println(obj2str);
    }
}

$\quad$考慮到進行強制類型轉換時可能出現異常，因此進行強制類型轉換之前應先通過instanceof運算符來判斷是否可以成功轉換。例如可將代碼改爲：

 if(obj2 instanceof String) 
 {
     String obj2str = (String) obj2;
     System.out.println(obj2str);
 }

三、instanceof運算符

$\quad$instanceof運算符使用格式：引用類型變量 instanceof 類;
用於判斷前面的對象是否是後面的類，或是其子類的實例。如果是則返回true，否則返回false。

public class TestInstanceof {
    public static void main(String[] args)
    {
        Object str = "Hello";
        System.out.println(str instanceof String);  // true
        System.out.println(str instanceof Object);  // true
        System.out.println(str instanceof Math);    // false
        // 下面程序無法編譯，運算符前面的數的編譯類型必須與後面的類相同或是後面類的父類
        // System.out.println((String)str instanceof Math);
    }
}