java基础温习 -- 多态

1. 基本概念

•   多态是指一个事物有不同的表现形式或形态。
•   多态存在的三个必要条件：要有继承、要有重写、父类变量引用子类对象。
•   当使用多态方式调用方法时：
           首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，则检查子类是否覆盖了该方法。
           如果子类覆盖了该方法，就调用子类的方法，否则调用父类方法。

2. 举例

解释多态最清晰的方法是通过一个抽象的基类(或者接口).看下面的一个抽象基类定义:

public abstract class Human
{
    ...
    public abstract void goPee();
}

我们定义了一个被称为"人类"的抽象基类."去撒尿"这个方法是抽象的,因为对于整个人类来说没有一个统一的撒尿方法.只有当你具体地讨论这个人是男人还是女人的时候,"撒尿"这个方法才有具体的含义.与此同时,"人类"也是一个抽象的概念-不可能有一个既不是男人也不是女人的"人类"存在.当我们讨论一个人的时候,TA要么是个男人,要么是个女人.

public class Male extends Human
{
    ...
    @Override
    public void goPee()
    {
        System.out.println("Stand Up");
    }
}
public class Female extends Human
{
    ...
    @Override
    public void goPee()
    {
        System.out.println("Sit Down");
    }
}

现在我们有了更具体的关于男人和女人的类定义:男人站着撒尿,.他们都是人类的继承类,但是他们有不同的撒尿方法.

多态最完美的展现在于当我们试图让一屋子的人都去撒尿的时候:

public static void main(String args)
{
    ArrayList<Human> group = new ArrayList<Human>();
    group.add(new Male());
    group.add(new Female());
    // ... add more...

    // tell the class to take a pee break
    for (Human person : group)
    {
        person.goPee();
    }
}

得到的结果是:

Stand Up
Sit Down
Sit Down
Stand Up
Stand Up
...

3. 经典题目：

public class A {
    public String show(D obj) {
        return ("A and D");
    }

    public String show(A obj) {
        return ("A and A");
    } 

}

public class B extends A{
    public String show(B obj){
        return ("B and B");
    }
    
    public String show(A obj){
        return ("B and A");
    } 
}

public class C extends B{

}

public class D extends B{

}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A a1 = new A();
        A a2 = new B();
        B b = new B();
        C c = new C();
        D d = new D();
        
        System.out.println("1--" + a1.show(b));
        System.out.println("2--" + a1.show(c));
        System.out.println("3--" + a1.show(d));
        System.out.println("4--" + a2.show(b));
        System.out.println("5--" + a2.show(c));
        System.out.println("6--" + a2.show(d));
        System.out.println("7--" + b.show(b));
        System.out.println("8--" + b.show(c));
        System.out.println("9--" + b.show(d));      
    }
}

     在这里看结果1、2、3还好理解，从4开始就开始糊涂了，对于4来说为什么输出不是“B and B”呢？

      首先我们先看一句话：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。这句话对多态进行了一个概括。其实在继承链中对象方法的调用存在一个优先级：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。

      分析：

     从上面的程序中我们可以看出A、B、C、D存在如下关系。

  

      首先我们分析5，a2.show(c)，a2是A类型的引用变量，所以this就代表了A，a2.show(c),它在A类中找发现没有找到，于是到A的超类中找(super)，由于A没有超类（Object除外），所以跳到第三级，也就是this.show((super)O)，C的超类有B、A，所以(super)O为B、A，this同样是A，这里在A中找到了show(A obj)，同时由于a2是B类的一个引用且B类重写了show(A obj)，因此最终会调用子类B类的show(A obj)方法，结果也就是B and A。

      按照同样的方法我也可以确认其他的答案。

      方法已经找到了但是我们这里还是存在一点疑问，我们还是来看这句话：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。这我们用一个例子来说明这句话所代表的含义：a2.show(b)；

      这里a2是引用变量，为A类型，它引用的是B对象，因此按照上面那句话的意思是说有B来决定调用谁的方法,所以a2.show(b)应该要调用B中的show(B obj)，产生的结果应该是“B and B”，但是为什么会与前面的运行结果产生差异呢？这里我们忽略了后面那句话“但是这儿被调用的方法必须是在超类中定义过的”，那么show(B obj)在A类中存在吗？根本就不存在！所以这句话在这里不适用？那么难道是这句话错误了？非也！其实这句话还隐含这这句话：它仍然要按照继承链中调用方法的优先级来确认。所以它才会在A类中找到show(A obj)，同时由于B重写了该方法所以才会调用B类中的方法，否则就会调用A类中的方法。

      所以多态机制遵循的原则概括为：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法，但是它仍然要根据继承链中方法调用的优先级来确认方法，该优先级为：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。

运行结果：

1--A and A
2--A and A
3--A and D
4--B and A
5--B and A
6--A and D
7--B and B
8--B and B
9--A and D