深入講解Java中的多態(tài)和抽象類
更新時間：2023年08月07日 10:48:35 作者：兩個貓崽子和你
這篇文章主要介紹了深入講解Java中的多態(tài)和抽象類,有時候，設計一個數組或方法的參數，返回值類型時，無法確定具體的類型，只能確定是某個系列的類型，這時就引入了多態(tài),需要的朋友可以參考下
1、多態(tài)
- 同一行為，通過不同事物，可以體現不同的形態(tài)。Java是強類型靜態(tài)語言。
- 強類型：每個變量在聲明之前必須聲明它確切的類型
- 靜態(tài)：賦值和運算時都是嚴格按照聲明時的數據類型來處理的
- 有時候，設計一個數組或方法的參數，返回值類型時，無法確定具體的類型，只能確定是某個系列的類型，這時就引入了多態(tài)
1.1 多態(tài)的實現方式
父類的引用，創(chuàng)建子類對象。必須有繼承，父類定義方法，子類重寫方法。
- 方法的形參用父類類型，傳入的實參用子類類型
- 使用父類類型聲明對象，創(chuàng)建的是子類對象
class Pet{
public String name="pet";
public void speak(){
}
}
class Dog extends Pet{
public String name="dog";
@Override
public void speak(){
System.out.println("汪汪汪");
}
public void work(){
}
}
class Cat extends Pet{
public String name="cat";
@Override
public void speak(){
System.out.println("喵喵喵");
}
}
class Master{
public void speak(Pet pet){//形參是父類類型對象
pet.speak();
}
}1.2 多態(tài)狀態(tài)下需要注意的問題
Pet pet = new Dog();//使用父類類型聲明對象，創(chuàng)建的是子類對象 //等號左邊是編譯時類型，等號右邊是運行時類型
pet.play();//編譯和運行都正常
//pet.work();//報錯
/*
報錯原因
1.調用時按照編譯時方法調用，運行方法時按照運行時類型運行
2.能調用什么類型看等號左邊有定義什么方法，子類獨有的方法不能被調用
3.調用了重寫方法時，調用的是父類的方法，執(zhí)行時入棧的是子類重寫過的方法
*/
Dog dog = (Dog)pet;
dog.work();//正確，先進行強轉，然后調用子類獨有的方法//訪問屬性時，默認訪問的是引用類型的屬性 System.out.println(pet.name);//pet System.out.println(pet1.name);//pet
@Test
public void test(){
Master master = new Master();
Pet pet = new Cat();//使用父類類型聲明對象，創(chuàng)建的是子類對象
//等號左邊是編譯時類型，等號右邊是運行時類型
//調用時按照編譯時方法調用，運行方法時按照運行時類型運行
//能調用什么類型看等號左邊有定義什么方法，子類獨有的方法不能被調用
//調用了重寫方法時，調用的是父類的方法，執(zhí)行時入棧的是子類重寫過的方法
Pet pet1 = new Dog();
master.speak(new Cat());//實參是子類類型對象
master.speak(new Dog());
//訪問屬性時，默認訪問的是引用類型的屬性
System.out.println(pet.name);//pet
System.out.println(pet1.name);//pet
}1.3 多態(tài)狀態(tài)下的轉型
@Test
public void test(){
//實際在堆中創(chuàng)建的對象類型是運行時類型，也就是Dog類對象
Pet pet = new Dog();//將子類對象的引用類型從子類類型自動提升成父類類型，稱為向上轉型
Cat cat = (Cat)pet;//編譯不報錯，運行時報錯ClassCastException
Dog dog = (Dog)pet;//強制類型轉換，將父類引用類型轉成子類引用類型，向下轉型
}- 向上轉型：自動轉換，將子類對象的引用類型從子類類型自動提升成父類類型
- 向下轉型：強制轉換，將父類引用類型轉成子類引用類型
- 向下轉型要注意的問題：需要使用
instanceof關鍵字判斷引用對象是否為某一類的對象
- 向下轉型要注意的問題：需要使用
@Test
public void test(){
//實際在堆中創(chuàng)建的對象類型是運行時類型，也就是Dog類對象
Pet pet = new Dog();//將子類對象的引用類型從子類類型自動提升成父類類型，稱為向上轉型
Cat cat = (Cat)pet;//編譯不報錯，運行時報錯ClassCastException
Dog dog = (Dog)pet;//強制類型轉換，將父類引用類型轉成子類引用類型，向下轉型
System.out.println(pet instanceof Dog);//true
System.out.println(pet instanceof Cat);//false
System.out.println(pet instanceof Pet);//true
}1.4 多態(tài)的應用
- 多態(tài)參數：方法的形參用父類類型，傳入的實參用子類類型
- 多態(tài)數組：同一父類的不同子類對象可以組成一個數組
@Test
public void test(){
Pet[] pets = new Pet[4];
pets[0] = new Cat();
pets[1] = new Dog();
pets[2] = new Dog();
pets[3] = new Cat();
for(int i=0;i<pets.length;i++){
pets[i].play();
}
}1.5 虛方法和非虛方法
只有虛方法才能實現多態(tài)，使用的比較多的虛方法
1.5.1 非虛方法
方法在編譯期，就確認了具體的調用版本，在運行時不可變，這種方法就稱為非虛方法
- 靜態(tài)方法：與類型直接關聯
- 私有方法：在外部不可訪問
- final修飾的方法：不能被繼承
- 實例構造器（構造方法），通過super調用的父類方法
1.5.2 虛方法
- 靜態(tài)分派：使用父類的引用調用方法
- 動態(tài)綁定：根據具體的運行時類型決定運行哪個方法
- 方法的參數在編譯期間確定，根據編譯器時類型，找最匹配的
- 方法的所有者如果沒有重寫，就按照編譯時類型處理；如果有重寫，就按照運行時類型處理
1.5.3重寫和重載中的方法調用
- 重寫示例1
/*
1、編譯期間進行靜態(tài)分派：即確定是調用Animal類中的public void eat()方法，如果Animal類或它的父類中沒有這個方法，將會報錯。
2、運行期間進行動態(tài)綁定：即確定執(zhí)行的是Cat類中的public void eat()方法，因為子類重寫了eat()方法，如果沒有重寫，那么還是執(zhí)行Animal類在的eat()方法
*/
abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃魚");
}
}
class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨頭");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args){
Animal a = new Cat();
a.eat();
}
}- 重載示例1
class Father{
}
class Son extends Father{
}
class Daughter extends Father{
}
class MyClassOne{
public void method(Father f) {
System.out.println("father");
}
public void method(Son s) {
System.out.println("son");
}
public void method(Daughter d) {
System.out.println("daughter");
}
}
class MyClassTwo{
public void method(Father f) {
System.out.println("father");
}
public void method(Son s) {
System.out.println("son");
}
}
public class TestOverload {
/*
1、編譯期間進行靜態(tài)分派：即確定是調用MyClassOne類中的method(Father f)方法。
2、運行期間進行動態(tài)綁定：確定執(zhí)行的是MyClassOne類中method(Father f)方法
## 因為此時f,s,d編譯時類型都是Father類型，因此method(Father f)是最合適的
*/
@Test
public void test() {
MyClassOne my = new MyClassOne();
Father f = new Father();
Father s = new Son();
Father d = new Daughter();
my.method(f);//father
my.method(s);//father
my.method(d);//father
}
/*
1、編譯期間進行靜態(tài)分派：即確定是分別調用MyClassTwo類中的method(Father f)，method(Son s)，method(Father f)方法。
2、運行期間進行動態(tài)綁定：即確定執(zhí)行的是MyClass類中的method(Father f)，method(Son s)，method(Father f)方法
## 因為此時f,s,d編譯時類型分別是Father、Son、Daughter，而Daughter只能與Father參數類型匹配
*/
@Test
public void test() {
MyClassTwo my = new MyClassTwo();
Father f = new Father();
Son s = new Son();
Daughter d = new Daughter();
my.method(f);//father
my.method(s);//Son
my.method(d);//father
}
}重載與重寫示例1
class MyClass{
public void method(Father f) {
System.out.println("father");
}
public void method(Son s) {
System.out.println("son");
}
}
class MySub extends MyClass{
public void method(Daughter d) {
System.out.println("daughter");
}
}
class Father{
}
class Son extends Father{
}
class Daughter extends Father{
}
/*
1、編譯期間進行靜態(tài)分派：即確定是分別調用MyClass類中的method(Father f)，method(Son s)，method(Father f)方法。
2、運行期間進行動態(tài)綁定：即確定執(zhí)行的是MyClass類中的method(Father f)，method(Son s)，method(Father f)方法。
## my變量在編譯時類型是MyClass類型，那么在MyClass類中，只有method(Father f)，method(Son s)方法。,s,d變量編譯時類型分別是Father、Son、Daughter，而Daughter只能與Father參數類型匹配。而在MySub類中并沒有重寫method(Father f)方法，所以仍然執(zhí)行MyClass類中的method(Father f)方法
*/
public class TestOverload {
public static void main(String[] args) {
MyClass my = new MySub();
Father f = new Father();
Son s = new Son();
Daughter d = new Daughter();
my.method(f);//father
my.method(s);//son
my.method(d);//father
}
}2、抽象類
2.1 定義及特點
使用abstract關鍵字修飾類，定義的就是抽象方法
- abstract關鍵字可以修飾類和方法
- abstract關鍵字修飾的方法特點
- 只能在抽象類中
- 沒有方法體，不能執(zhí)行
- 抽象類的特點
- 抽象類中可以有抽象方法，也可以有普通方法
- 抽象類不允許創(chuàng)建對象
抽象父類的子類一定要重寫抽象父類的所有抽象方法
2.2 抽象類需要注意的問題
public class TestOne {
public static void main(String[] args) {
//Person person = new Person();//報錯，不允許創(chuàng)建對象
//Person p = new Woman();//報錯，不允許創(chuàng)建對象
Person student = new Student();//正確
Woman student1 = new Student();//正確
Student student3 = new Student();//正確
//創(chuàng)建的對象可以調用抽象類的普通方法
//當繼承體系中抽象類存在相同方法簽名的重名方法時，采用就近原則
//不管創(chuàng)建的是哪個子類的對象，都是從現在當前類尋找方法進行調用，然后尋找本類的子父類，然后尋找本類的父類的父類
student.methodOne();
student1.methodOne();
student3.methodOne();
//訪問成員變量，聲明的引用類型是什么類型，就訪問此類型中的成員變量
System.out.println(student.country);
System.out.println(student1.country);
System.out.println(student3.country);
}
}
abstract class Person{
//抽象類可以有自己的屬性
public String country="person";
//可以有抽象方法
abstract void sayHello();
//可以有普通方法
public void methodOne(){
System.out.println("in abstract class Person methodOne");
}
}
abstract class Woman extends Person{
public String country="woman";
abstract void sing();
public void methodOne(){
System.out.println("in abstract class Woman methodOne");
}
}
class Student extends Woman{
public String country="student";
@Override
void sayHello() {
}
@Override
void sing() {
}
public void methodOne(){
System.out.println("in abstract class Student methodOne");
}
}3、Object根父類
類 java.lang.Object是類層次結構的根類，即所有類的父類。
每個類都使用 Object 作為超類。
- Object類型的變量與除Object以外的任意引用數據類型的對象都多態(tài)引用
- 所有對象（包括數組）都實現這個類的方法。
- 如果一個類沒有特別指定父類，那么默認則繼承自Object類
3.1 Object類中的API
API(Application Programming Interface)，應用程序編程接口。
Java API是一本程序員的字典 ，是JDK中提供給我們使用的類的說明文檔。
所以我們可以通過查詢API的方式，來學習Java提供的類，并得知如何使用它們。
在API文檔中是無法得知這些類具體是如何實現的，如果要查看具體實現代碼，那么我們需要查看src源碼。
根據JDK源代碼及Object類的API文檔，Object類當中包含的方法有11個。今天我們主要學習其中的5個：
3.1.1 toString()
public String toString()
①默認情況下，toString()返回的是“對象的運行時類型 @ 對象的hashCode值的十六進制形式"
②通常是建議重寫，如果在eclipse中，可以用Alt +Shift + S–>Generate toString()
③如果我們直接System.out.println(對象)，默認會自動調用這個對象的toString()
因為Java的引用數據類型的變量中存儲的實際上時對象的內存地址，但是Java對程序員隱藏內存地址信息，所以不能直接將內存地址顯示出來，所以當你打印對象時，JVM幫你調用了對象的toString()。
例如自定義的Person類：
public class Person {
private String name;
private int age;
@Override
public String toString() {
return "Person{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}';
}
// 省略構造器與Getter Setter
}3.1.2 getClass()
public final Class<?> getClass()：獲取對象的運行時類型
因為Java有多態(tài)現象，所以一個引用數據類型的變量的編譯時類型與運行時類型可能不一致，因此如果需要查看這個變量實際指向的對象的類型，需要用getClass()方法
public static void main(String[] args) {
Object obj = new String();
System.out.println(obj.getClass());//運行時類型
}3.1.3 finalize()
protected void finalize()：用于最終清理內存的方法
public class TestFinalize {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
MyData my = new MyData();
}
System.gc();//通知垃圾回收器來回收垃圾
try {
Thread.sleep(2000);//等待2秒再結束main，為了看效果
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class MyData{
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
System.out.println("輕輕的我走了...");
}
}面試題：對finalize()的理解？
- 當對象被GC確定為要被回收的垃圾，在回收之前由GC幫你調用這個方法，不是由程序員手動調用。
- 這個方法與C語言的析構函數不同，C語言的析構函數被調用，那么對象一定被銷毀，內存被回收，而finalize方法的調用不一定會銷毀當前對象，因為可能在finalize()中出現了讓當前對象“復活”的代碼
- 每一個對象的finalize方法只會被調用一次。
- 子類可以選擇重寫，一般用于徹底釋放一些資源對象，而且這些資源對象往往時通過C/C++等代碼申請的資源內存
3.1.4 hashCode()
public int hashCode()：返回每個對象的hash值。
hashCode 的常規(guī)協定：
①如果兩個對象的hash值是不同的，那么這兩個對象一定不相等；
②如果兩個對象的hash值是相同的，那么這兩個對象不一定相等。
主要用于后面當對象存儲到哈希表等容器中時，為了提高存儲和查詢性能用的。
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Aa".hashCode());//2112
System.out.println("BB".hashCode());//2112
}3.1.5 equals()
public boolean equals(Object obj)：用于判斷當前對象this與指定對象obj是否“相等”
①默認情況下，equals方法的實現等價于與“==”，比較的是對象的地址值
②我們可以選擇重寫，重寫有些要求：
1.如果重寫equals，那么一定要一起重寫hashCode()方法，因為規(guī)定：
? a：如果兩個對象調用equals返回true，那么要求這兩個對象的hashCode值一定是相等的；
? b：如果兩個對象的hashCode值不同的，那么要求這個兩個對象調用equals方法一定是false；
? c：如果兩個對象的hashCode值相同的，那么這個兩個對象調用equals可能是true，也可能是false
2.如果重寫equals，那么一定要遵循如下幾個原則：
? a：自反性：x.equals(x)返回true
? b：傳遞性：x.equals(y)為true, y.equals(z)為true，然后x.equals(z)也應該為true
? c：一致性：只要參與equals比較的屬性值沒有修改，那么無論何時調用結果應該一致
? d：對稱性：x.equals(y)與y.equals(x)結果應該一樣
? e：非空對象與null的equals一定是false
到此這篇關于深入講解Java中的多態(tài)和抽象類的文章就介紹到這了,更多相關Java多態(tài)和抽象類內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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