向上转型和向下转型
向上转型
向上转型：
实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用。
语法格式：
父类类型 对象名 = new 子类类型()
例如
Animal animal = new Cat("元宝",2);
animal是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是从小范围向大范围的转换
使用场景
1. 直接赋值
2. 方法传参
3. 方法返回
public class TestAnimal { // 2. 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象 public static void eatFood(Animal a){ a.eat(); } // 3. 作返回值：返回任意子类对象 public static Animal buyAnimal(String var){ if("狗".equals(var) ){ return new Dog("狗狗",1); }else if("猫" .equals(var)){ return new Cat("猫猫", 1); }else{ return null; } } public static void main(String[] args) { Animal cat = new Cat("元宝",2); // 1. 直接赋值：子类对象赋值给父类对象 Dog dog = new Dog("小七", 1); eatFood(cat); eatFood(dog); Animal animal = buyAnimal("狗"); animal.eat(); animal = buyAnimal("猫"); animal.eat(); } }
优缺点
向上转型的优点：让代码实现更简单灵活。
向上转型的缺陷：不能调用到子类特有的方法。
向下转型
将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用，再无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用子类特有的方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转换。
示例如下
public class TestAnimal { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); // 向上转型 Animal animal = cat; animal.eat(); animal = dog; animal.eat(); // 编译失败，编译时编译器将animal当成Animal对象处理 // 而Animal类中没有bark方法，因此编译失败 // animal.bark();//bark()为子类特有的 // 向上转型 // 程序可以通过编程，但运行时抛出异常---因为：animal实际指向的是狗 // 现在要强制还原为猫，无法正常还原，运行时抛出：ClassCastException cat = (Cat)animal; cat.mew(); // animal本来指向的就是狗，因此将animal还原为狗也是安全的 dog = (Dog)animal; dog.bark(); } }
instanceof关键字
向下转型用的比较少，而且不安全，万一转换失败，运行时就会抛异常。Java中为了提高向下转型的安全性，引入了 instanceof ，如果该表达式为true，则可以安全转换。
public class TestAnimal { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); // 向上转型 Animal animal = cat; animal.eat(); animal = dog; animal.eat(); if(animal instanceof Cat){ cat = (Cat)animal; cat.mew(); }else if (animal instanceof Dog){ dog = (Dog)animal; dog.bark(); } } }
关于instanceof关键字还有小伙伴想要了解的可以点击下方链接
多态的优缺点
例如有以下代码
class Shape { //属性.... public void draw() { System.out.println("画图形！"); } } class Rect extends Shape{ @Override public void draw() { System.out.println("♦"); } } class Cycle extends Shape{ @Override public void draw() { System.out.println("●"); } } class Flower extends Shape{ @Override public void draw() { System.out.println("❀"); } }
多态的优点
1. 能够降低代码的 "圈复杂度", 避免使用大量的 if - else
什么叫 "圈复杂度" ?
圈复杂度是一种描述一段代码复杂程度的方式. 一段代码如果平铺直叙, 那么就比较简单容易理解. 而如果有很多的条件分支或者循环语句, 就认为理解起来更复杂.因此我们可以简单粗暴的计算一段代码中条件语句和循环语句出现的个数, 这个个数就称为 "圈复杂度".如果一个方法的圈复杂度太高, 就需要考虑重构.不同公司对于代码的圈复杂度的规范不一样. 一般不会超过 10
例如我们现在需要将上述代码里的形装打印多个. 如果不基于多态, 实现代码如下
public class TestMain { public static void drawShapes() { Rect rect = new Rect(); Cycle cycle = new Cycle(); Flower flower = new Flower(); String[] shapes = {"cycle", "rect", "cycle", "rect", "flower"}; for (String shape : shapes) { if (shape.equals("cycle")) { cycle.draw(); } else if (shape.equals("rect")) { rect.draw(); } else if (shape.equals("flower")) { flower.draw(); } } }
如果使用使用多态, 则不必写这么多的 if - else 分支语句, 代码更简单.
public static void drawShapes() { // 我们创建了一个 Shape 对象的数组. Shape[] shapes = {new Cycle(), new Rect(), new Cycle(), new Rect(), new Flower()}; for (Shape shape : shapes) { shape.draw();//for-eich进行遍历 } }
2. 可扩展能力更强
如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低.
class Triangle extends Shape { @Override public void draw() { System.out.println("△"); } }
对于类的调用者来说(drawShapes方法), 只要创建一个新类的实例就可以了, 改动成本很低.
而对于不用多态的情况, 就要把 drawShapes 中的 if - else 进行一定的修改, 改动成本更高.
多态缺陷：
代码的运行效率降低。
1. 属性没有多态性，当父类和子类都有同名属性的时候，通过父类引用，只能引用父类自己的成员属性
2. 构造方法没有多态性
避免在构造方法中调用重写的方法
一段有坑的代码. 我们创建两个类, B 是父类, D 是子类. D 中重写 func 方法. 并且在 B 的构造方法中调用 func，代码如下
class B { public B() { // do nothing func(); } public void func() { System.out.println("B.func()"); } } class D extends B { private int num = 1; @Override public void func() { System.out.println("D.func() " + num); } } public class Test { public static void main(String[] args) { D d = new D(); } }
执行结果为
解析：
构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法.
B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的 func
此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0. 如果具备多态性，num的值应该是1.
所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法。
结论
"用尽量简单的方式使对象进入可工作状态", 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题.
总结
关于《面向对象程序三大特性之多态》就讲解到这儿，欢迎各位留言交流以及批评指正，如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注，点赞，收藏支持一下。
