5.16 Java多态

“三妹啊，前面聊完了 Java 的封装、继承，今天我们来继续聊多态，也是 Java 三大特性的最后一个特性，搞懂它，Java 面向对象编程基本上就能轻松拿捏了。”我对三妹说。

“哥，你继续。”

Java 多态是指在面向对象编程中，同一个类的对象在不同情况下表现出不同的行为和状态。

• 子类可以继承父类的属性和方法，子类对象可以直接使用父类中的方法和变量。
• 子类可以对从父类继承的方法进行重新实现，使得子类对象调用这个方法时表现出不同的行为。
• 可以将子类对象赋给父类类型的变量，这样就可以通过父类类型的变量调用子类中重写的方法，实现多态。

“很枯燥，有没有？再具体的分析一下。”

01、多态是什么

在我刻板的印象里，西游记里的那段孙悟空和二郎神的精彩对战就能很好的解释“多态”这个词：一个孙悟空，能七十二变；一个二郎神，也能七十二变；他们都可以变成不同的形态，但只需要悄悄地喊一声“变”。

Java的多态是什么呢？其实就是一种能力——同一个行为具有不同的表现形式；换句话说就是，执行一段代码，Java 在运行时能根据对象的不同产生不同的结果。和孙悟空和二郎神都只需要喊一声“变”，然后就变了，并且每次变得还不一样；一个道理。

多态的前提条件有三个：

• 子类继承父类
• 子类覆盖父类的方法
• 父类引用指向子类对象

多态的一个简单应用，来看程序清单1-1：

//子类继承父类
public class Wangxiaoer extends Wanger {
    public void write() { // 子类覆盖父类方法
        System.out.println("记住仇恨，表明我们要奋发图强的心智");
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 父类引用指向子类对象
        Wanger[] wangers = { new Wanger(), new Wangxiaoer() };

        for (Wanger wanger : wangers) {
            // 对象是王二的时候输出：勿忘国耻
            // 对象是王小二的时候输出：记住仇恨，表明我们要奋发图强的心智
            wanger.write();
        }
    }
}

class Wanger {
    public void write() {
        System.out.println("勿忘国耻");
    }
}

02、多态与后期绑定

现在，我们来思考一个问题：程序清单1-1在执行 wanger.write() 时，由于编译器只有一个 Wanger 引用，它怎么知道究竟该调用父类 Wanger 的 write() 方法，还是子类 Wangxiaoer 的 write() 方法呢？

答案是在运行时根据对象的类型进行后期绑定，编译器在编译阶段并不知道对象的类型，但是Java的方法调用机制能找到正确的方法体，然后执行出正确的结果。

多态机制提供的一个重要的好处程序具有良好的扩展性。来看程序清单2-1：

//子类继承父类
public class Wangxiaoer extends Wanger {
    public void write() { // 子类覆盖父类方法
        System.out.println("记住仇恨，表明我们要奋发图强的心智");
    }
    
    public void eat() {
        System.out.println("我不喜欢读书，我就喜欢吃");
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 父类引用指向子类对象
        Wanger[] wangers = { new Wanger(), new Wangxiaoer() };

        for (Wanger wanger : wangers) {
            // 对象是王二的时候输出：勿忘国耻
            // 对象是王小二的时候输出：记住仇恨，表明我们要奋发图强的心智
            wanger.write();
        }
    }
}

class Wanger {
    public void write() {
        System.out.println("勿忘国耻");
    }
    
    public void read() {
        System.out.println("每周读一本好书");
    }
}

在程序清单 2-1 中，我们在 Wanger 类中增加了 read() 方法，在 Wangxiaoer 类中增加了eat()方法，但这丝毫不会影响到 write() 方法的调用。write() 方法忽略了周围代码发生的变化，依然正常运行。这让我想起了金庸《倚天屠龙记》里九阳真经的口诀：“他强由他强，清风拂山岗；他横由他横，明月照大江。”

多态的这个优秀的特性，让我们在修改代码的时候不必过于紧张，因为多态是一项让程序员“将改变的与未改变的分离开来”的重要特性。

03、多态与构造方法

在构造方法中调用多态方法，会产生一个奇妙的结果，我们来看程序清单3-1：

public class Wangxiaosan extends Wangsan {
    private int age = 3;
    public Wangxiaosan(int age) {
        this.age = age;
        System.out.println("王小三的年龄：" + this.age);
    }
    
    public void write() { // 子类覆盖父类方法
        System.out.println("我小三上幼儿园的年龄是：" + this.age);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new Wangxiaosan(4);
//      上幼儿园之前
//      我小三上幼儿园的年龄是：0
//      上幼儿园之后
//      王小三的年龄：4
    }
}

class Wangsan {
    Wangsan () {
        System.out.println("上幼儿园之前");
        write();
        System.out.println("上幼儿园之后");
    }
    public void write() {
        System.out.println("老子上幼儿园的年龄是3岁半");
    }
}

从输出结果上看，是不是有点诧异？明明在创建 Wangxiaosan 对象的时候，年龄传递的是 4，但输出结果既不是“老子上幼儿园的年龄是 3 岁半”，也不是“我小三上幼儿园的年龄是：4”。

为什么？

因为在创建子类对象时，会先去调用父类的构造方法，而父类构造方法中又调用了被子类覆盖的多态方法，由于父类并不清楚子类对象中的属性值是什么，于是把int类型的属性暂时初始化为 0，然后再调用子类的构造方法（子类构造方法知道王小二的年龄是 4）。

04、多态与向下转型

向下转型是指将父类引用强转为子类类型；这是不安全的，因为有的时候，父类引用指向的是父类对象，向下转型就会抛出 ClassCastException，表示类型转换失败；但如果父类引用指向的是子类对象，那么向下转型就是成功的。

来看程序清单4-1：

public class Wangxiaosi extends Wangsi {
    public void write() {
        System.out.println("记住仇恨，表明我们要奋发图强的心智");
    }

    public void eat() {
        System.out.println("我不喜欢读书，我就喜欢吃");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Wangsi[] wangsis = { new Wangsi(), new Wangxiaosi() };

        // wangsis[1]能够向下转型
        ((Wangxiaosi) wangsis[1]).write();
        // wangsis[0]不能向下转型
        ((Wangxiaosi)wangsis[0]).write();
    }
}

class Wangsi {
    public void write() {
        System.out.println("勿忘国耻");
    }

    public void read() {
        System.out.println("每周读一本好书");
    }
}

“好了，三妹，到此为止，我们就将 Java 的三大特性，封装继承多态全部讲完了，希望你能重新把他们梳理一下。”

“好的，二哥，遵命。”三妹顽皮地笑了。

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