深入講解Java中的多態(tài)和抽象類
更新時(shí)間：2023年08月07日 10:48:35 作者：兩個(gè)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(shí)候，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)組或方法的參數(shù)，返回值類型時(shí)，無法確定具體的類型，只能確定是某個(gè)系列的類型，這時(shí)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(xiàn)不同的形態(tài)。Java是強(qiáng)類型靜態(tài)語言。
- 強(qiáng)類型：每個(gè)變量在聲明之前必須聲明它確切的類型
- 靜態(tài)：賦值和運(yùn)算時(shí)都是嚴(yán)格按照聲明時(shí)的數(shù)據(jù)類型來處理的
- 有時(shí)候，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)組或方法的參數(shù)，返回值類型時(shí)，無法確定具體的類型，只能確定是某個(gè)系列的類型，這時(shí)就引入了多態(tài)
1.1 多態(tài)的實(shí)現(xiàn)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(shí)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(shí)類型，等號右邊是運(yùn)行時(shí)類型
pet.play();//編譯和運(yùn)行都正常
//pet.work();//報(bào)錯(cuò)
/*
報(bào)錯(cuò)原因
1.調(diào)用時(shí)按照編譯時(shí)方法調(diào)用，運(yùn)行方法時(shí)按照運(yùn)行時(shí)類型運(yùn)行
2.能調(diào)用什么類型看等號左邊有定義什么方法，子類獨(dú)有的方法不能被調(diào)用
3.調(diào)用了重寫方法時(shí)，調(diào)用的是父類的方法，執(zhí)行時(shí)入棧的是子類重寫過的方法
*/
Dog dog = (Dog)pet;
dog.work();//正確，先進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)，然后調(diào)用子類獨(dú)有的方法//訪問屬性時(shí)，默認(rèn)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(shí)類型，等號右邊是運(yùn)行時(shí)類型
//調(diào)用時(shí)按照編譯時(shí)方法調(diào)用，運(yùn)行方法時(shí)按照運(yùn)行時(shí)類型運(yùn)行
//能調(diào)用什么類型看等號左邊有定義什么方法，子類獨(dú)有的方法不能被調(diào)用
//調(diào)用了重寫方法時(shí)，調(diào)用的是父類的方法，執(zhí)行時(shí)入棧的是子類重寫過的方法
Pet pet1 = new Dog();
master.speak(new Cat());//實(shí)參是子類類型對象
master.speak(new Dog());
//訪問屬性時(shí)，默認(rèn)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(zhuǎn)型
@Test
public void test(){
//實(shí)際在堆中創(chuàng)建的對象類型是運(yùn)行時(shí)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(zhuǎn)型
Cat cat = (Cat)pet;//編譯不報(bào)錯(cuò)，運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)ClassCastException
Dog dog = (Dog)pet;//強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，將父類引用類型轉(zhuǎn)成子類引用類型，向下轉(zhuǎn)型
}- 向上轉(zhuǎn)型：自動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)型：強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，將父類引用類型轉(zhuǎn)成子類引用類型
- 向下轉(zhuǎn)型要注意的問題：需要使用
instanceof關(guān)鍵字判斷引用對象是否為某一類的對象
- 向下轉(zhuǎn)型要注意的問題：需要使用
@Test
public void test(){
//實(shí)際在堆中創(chuàng)建的對象類型是運(yùn)行時(shí)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(zhuǎn)型
Cat cat = (Cat)pet;//編譯不報(bào)錯(cuò)，運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)ClassCastException
Dog dog = (Dog)pet;//強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，將父類引用類型轉(zhuǎn)成子類引用類型，向下轉(zhuǎn)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(yīng)用
- 多態(tài)參數(shù)：方法的形參用父類類型，傳入的實(shí)參用子類類型
- 多態(tài)數(shù)組：同一父類的不同子類對象可以組成一個(gè)數(shù)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(shí)現(xiàn)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(rèn)了具體的調(diào)用版本，在運(yùn)行時(shí)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(guān)聯(lián)
- 私有方法：在外部不可訪問
- final修飾的方法：不能被繼承
- 實(shí)例構(gòu)造器（構(gòu)造方法），通過super調(diào)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(diào)用方法
- 動態(tài)綁定：根據(jù)具體的運(yùn)行時(shí)類型決定運(yùn)行哪個(gè)方法
- 方法的參數(shù)在編譯期間確定，根據(jù)編譯器時(shí)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(shí)類型處理；如果有重寫，就按照運(yùn)行時(shí)類型處理
1.5.3重寫和重載中的方法調(diào)用
- 重寫示例1
/*
1、編譯期間進(jìn)行靜態(tài)分派：即確定是調(diào)用Animal類中的public void eat()方法，如果Animal類或它的父類中沒有這個(gè)方法，將會報(bào)錯(cuò)。
2、運(yùn)行期間進(jìn)行動態(tài)綁定：即確定執(zhí)行的是Cat類中的public void eat()方法，因?yàn)樽宇愔貙懥薳at()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(jìn)行靜態(tài)分派：即確定是調(diào)用MyClassOne類中的method(Father f)方法。
2、運(yùn)行期間進(jìn)行動態(tài)綁定：確定執(zhí)行的是MyClassOne類中method(Father f)方法
## 因?yàn)榇藭r(shí)f,s,d編譯時(shí)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(jìn)行靜態(tài)分派：即確定是分別調(diào)用MyClassTwo類中的method(Father f)，method(Son s)，method(Father f)方法。
2、運(yùn)行期間進(jìn)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?yàn)榇藭r(shí)f,s,d編譯時(shí)類型分別是Father、Son、Daughter，而Daughter只能與Father參數(shù)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(jìn)行靜態(tài)分派：即確定是分別調(diào)用MyClass類中的method(Father f)，method(Son s)，method(Father f)方法。
2、運(yùn)行期間進(jìn)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(shí)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(shí)類型分別是Father、Son、Daughter，而Daughter只能與Father參數(shù)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(diǎn)
使用abstract關(guān)鍵字修飾類，定義的就是抽象方法
- abstract關(guān)鍵字可以修飾類和方法
- abstract關(guān)鍵字修飾的方法特點(diǎn)
- 只能在抽象類中
- 沒有方法體，不能執(zhí)行
- 抽象類的特點(diǎn)
- 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(bào)錯(cuò)，不允許創(chuàng)建對象
//Person p = new Woman();//報(bào)錯(cuò)，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(diào)用抽象類的普通方法
//當(dāng)繼承體系中抽象類存在相同方法簽名的重名方法時(shí)，采用就近原則
//不管創(chuàng)建的是哪個(gè)子類的對象，都是從現(xiàn)在當(dāng)前類尋找方法進(jìn)行調(diào)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(jié)構(gòu)的根類，即所有類的父類。
每個(gè)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(shù)據(jù)類型的對象都多態(tài)引用
- 所有對象（包括數(shù)組）都實(shí)現(xiàn)這個(gè)類的方法。
- 如果一個(gè)類沒有特別指定父類，那么默認(rèn)則繼承自O(shè)bject類
3.1 Object類中的API
API(Application Programming Interface)，應(yīng)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(xué)習(xí)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(shí)現(xiàn)的，如果要查看具體實(shí)現(xiàn)代碼，那么我們需要查看src源碼。
根據(jù)JDK源代碼及Object類的API文檔，Object類當(dāng)中包含的方法有11個(gè)。今天我們主要學(xué)習(xí)其中的5個(gè)：
3.1.1 toString()
public String toString()
①默認(rèn)情況下，toString()返回的是“對象的運(yùn)行時(shí)類型 @ 對象的hashCode值的十六進(jìn)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(rèn)會自動調(diào)用這個(gè)對象的toString()
因?yàn)镴ava的引用數(shù)據(jù)類型的變量中存儲的實(shí)際上時(shí)對象的內(nèi)存地址，但是Java對程序員隱藏內(nèi)存地址信息，所以不能直接將內(nèi)存地址顯示出來，所以當(dāng)你打印對象時(shí)，JVM幫你調(diào)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(gòu)造器與Getter Setter
}3.1.2 getClass()
public final Class<?> getClass()：獲取對象的運(yùn)行時(shí)類型
因?yàn)镴ava有多態(tài)現(xiàn)象，所以一個(gè)引用數(shù)據(jù)類型的變量的編譯時(shí)類型與運(yùn)行時(shí)類型可能不一致，因此如果需要查看這個(gè)變量實(shí)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(yùn)行時(shí)類型
}3.1.3 finalize()
protected void finalize()：用于最終清理內(nèi)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(jié)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(dāng)對象被GC確定為要被回收的垃圾，在回收之前由GC幫你調(diào)用這個(gè)方法，不是由程序員手動調(diào)用。
- 這個(gè)方法與C語言的析構(gòu)函數(shù)不同，C語言的析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用，那么對象一定被銷毀，內(nèi)存被回收，而finalize方法的調(diào)用不一定會銷毀當(dāng)前對象，因?yàn)榭赡茉趂inalize()中出現(xiàn)了讓當(dāng)前對象“復(fù)活”的代碼
- 每一個(gè)對象的finalize方法只會被調(diào)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(shí)通過C/C++等代碼申請的資源內(nèi)存
3.1.4 hashCode()
public int hashCode()：返回每個(gè)對象的hash值。
hashCode 的常規(guī)協(xié)定：
①如果兩個(gè)對象的hash值是不同的，那么這兩個(gè)對象一定不相等；
②如果兩個(gè)對象的hash值是相同的，那么這兩個(gè)對象不一定相等。
主要用于后面當(dāng)對象存儲到哈希表等容器中時(shí)，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(dāng)前對象this與指定對象obj是否“相等”
①默認(rèn)情況下，equals方法的實(shí)現(xiàn)等價(jià)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?yàn)橐?guī)定：
? a：如果兩個(gè)對象調(diào)用equals返回true，那么要求這兩個(gè)對象的hashCode值一定是相等的；
? b：如果兩個(gè)對象的hashCode值不同的，那么要求這個(gè)兩個(gè)對象調(diào)用equals方法一定是false；
? c：如果兩個(gè)對象的hashCode值相同的，那么這個(gè)兩個(gè)對象調(diào)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(gè)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(yīng)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(shí)調(diào)用結(jié)果應(yīng)該一致
? d：對稱性：x.equals(y)與y.equals(x)結(jié)果應(yīng)該一樣
? e：非空對象與null的equals一定是false
到此這篇關(guān)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(guān)Java多態(tài)和抽象類內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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