Java面向對象特性—多態

多態

1. 什麼是多態：對象的多種形態，一個對象被多種稱謂
2. 表現方面：

• 引用多態（繼承或接口實現）

  // 父類的引用可以指向本類的對象；
  Animal obj1 = new Animal();
  // 父類的引用可以指向子類的對象；
  Animal obj2 = new Dog();  
  

  這裏我們必須深刻理解引用多態的意義，才能更好記憶這種多態的特性。爲什麼子類的引用不能用來指向父類的對象呢？通俗的講：就以上面的例子來說，我們能說“狗是一種動物”，但是不能說“動物是一種狗”，狗和動物是父類和子類的繼承關係，它們的從屬是不能顛倒的。當父類的引用指向子類的對象時，該對象將只是看成一種特殊的父類（裏面有重寫的方法和屬性），反之，一個子類的引用來指向父類的對象是不可行的！！

• 方法多態
  根據上述創建的兩個對象：本類對象和子類對象，同樣都是父類的引用，當我們指向不同的對象時，它們調用的方法也是多態的。
  （1）創建本類對象時，調用的方法爲本類方法；
  （2）創建子類對象時，調用的方法爲子類重寫的方法或者繼承的方法；
  （3）使用多態的時候要注意：如果我們在子類中編寫一個獨有的方法（沒有繼承父類的方法），此時就不能通過父類的引用創建的子類對象來調用該方法！！！
  注意： 繼承（包括接口的實現）是多態的基礎。

3. 多態中方法調用和執行

• 編譯時，方法調用看變量：父類引用指向不同的子類對象，所調用的方法隨子類變化而變化。
• 運行時，方法執行看對象：如果一個子類型的對象，向上造型爲父類型的變量時，向上造型爲不同父類型變量可用的功能也是不一樣的。

4. 爲什麼使用多態？(增強代碼的複用能力)

   class Person {
       int age;
   
       public Person(int age) {
           super();
           this.age = age;
       }
   
       public int getAge() {
           return age;
       }
   }
   
   public class Student extends Person {
   
       public Student(int age) {
           super(age);
       }
   
       public void learn() {
           System.out.println("好好學習,天天向上!");
       }
   }
   
   class Teacher extends Person {
   
       public Teacher(int age) {
           super(age);
       }
   
       public void teach() {
           System.out.println("好好教書！");
       }
   }
   
   class CalcBirthYear {
       public int CalcYear(Person person) {
           return 2019 - person.getAge();
       }
   }
   
   class Test {
       public static void main(String[] args) {
           Student student = new Student(20);
           Teacher teacher = new Teacher(30);
   
           CalcBirthYear calcBirthYear = new CalcBirthYear();
           int syear = calcBirthYear.CalcYear(student);
           int tyear = calcBirthYear.CalcYear(teacher);
           System.out.println("學生出生年：" + syear);
           System.out.println("老師出生年：" + tyear);
       }
   }
   

引用類型轉換

1. 向上類型轉換(隱式/自動類型轉換，小類型轉換爲大類型)

• 父類應用指向子類對象時就是向上類型轉換

  Dog dog = new Dog();
  Animal animal = dog;// 自動類型提升，向上類型轉換
  

2. 向下類型轉換(強制類型轉換，大類型轉換爲小類型)

• 將上述代碼再加上一行，我們再次將父類轉換爲子類引用，那麼會出現錯誤，編譯器不允許我們直接這麼做，雖然我們知道這個父類引用指向的就是子類對象，但是編譯器認爲這種轉換是存在風險的。如：

  Dog dog = new Dog();
  Animal animal = dog;// 自動類型提升，向上類型轉換
  Dog dog2 = animal;// 編譯報錯
  

• 我們可以通過強制類型轉換。如：

  Dog dog = new Dog();
  Animal animal = dog;// 自動類型提升，向上類型轉換
  Dog dog2 = (Dog)animal;// 向下類型轉換，強制類型轉換
  

• 但是如果父類引用沒有指向該子類的對象，則不能向下類型轉換，雖然編譯器不會報錯，但是運行的時候程序會出錯，如：

  Dog dog = (Dog)new Animal();// 編譯無錯，執行報錯！
  // 其實這就是上面所說的子類的引用指向父類的對象，而強制轉換類型也不能轉換！！
  

• 還有一種情況是父類的引用指向其他子類的對象，則不能通過強制轉爲該子類的對象。如：

  Dog dog = new Dog();
  Animal animal = dog;// 自動類型提升，向上類型轉換
  Dog dog2 = (Dog)animal;// 向下類型轉換，強制類型轉換
  Cat cat = (Cat)animal;// 編譯無錯，執行報錯！
  

  這是因爲我們在編譯的時候進行了強制類型轉換，編譯時的類型是我們強制轉換的類型，所以編譯器不會報錯，而當我們運行的時候，程序給animal開闢的是Dog類型的內存空間，這與Cat類型內存空間不匹配，所以無法正常轉換。這兩種情況出錯的本質是一樣的，所以我們在使用強制類型轉換的時候要特別注意這兩種錯誤！！

• 下面有個更安全的方式來實現向下類型轉換( instanceof運算符)。
  instanceof是Java的一個二元操作符，和==，>，<是同一類。由於它是由字母組成的，所以也是Java的保留關鍵字。它的作用是測試它左邊的對象是否是它右邊的類的實例，返回boolean類型數據。

  /*
  1）在強制類型轉換中，爲了避免出現ClassCastException,可以通過instanceof關鍵字判斷某個引用指向的對象是否爲指定類型
  2）語法：對象 instanceof 目標類型
  3）返回值：
    - true:說明對象就是目標類型或者目標類型的小子類型，可以轉換；
    - false:說明不滿足強制轉換前提，不能轉換；  
  */
  
  //利用if語句和instanceof運算符來判斷兩個對象的類型是否一致。
  if(animal in instanceof Cat) {
    Cat cat = (Cat)animal;
  }
  

• 補充說明：在比較一個對象是否和另一個對象屬於同一個類實例的時候，我們通常可以採用instanceof和getClass兩種方法通過兩者是否相等來判斷，但是兩者在判斷上面是有差別的。Instanceof進行類型檢查規則是:你屬於該類嗎？或者你屬於該類的派生類嗎？而通過getClass獲得類型信息採用==來進行檢查是否相等的操作是嚴格的判斷,不會存在繼承方面的考慮；

總結：在寫程序的時候，如果要進行類型轉換，我們最好使用instanceof運算符來判斷它左邊的對象是否是它右邊的類的實例，再進行強制轉換。