多态的概念

通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。同一件事情，发生在不同对象身上，就会产生不同的结果。
比如之前讲类和对象的时候举的猫狗的栗子，这里同样适用！对于吃东西这样一件事情，猫可能就是吃猫粮，狗就是吃狗粮，这就是多态。

多态的形成条件

在java中要实现多态，必须要满足如下几个条件，缺一不可：

1. 必须在继承体系下
2. 子类必须要对父类中方法进行重写
3. 通过父类的引用调用重写的方法

多态体现：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法。

public class Animal{
    String name;
    int age;
    public Animal(String name, int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name + "吃饭");
    }
}
public class Cat extends Animal{
    public Cat(String name, int age){
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println(name+"吃鱼~~~");
    }
}
public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name, int age){
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println(name+"吃骨头~~~");
    }
}
///分割线//
public class TestAnimal {
    // 编译器在编译代码时，并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法
    // 等程序运行起来后，形参a引用的具体对象确定后，才知道调用那个方法
    // 注意：此处的形参类型必须时父类类型才可以
    public static void eat(Animal a){
        a.eat();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("元宝",2);
        Dog dog = new Dog("小七", 1);
        eat(cat);
        eat(dog);
    }
}

这里大家自己运行一下代码，这节课主要就是围绕这段代码展开，有问题的地方先不着急，我们慢慢看~

在上述代码中, 分割线上方的代码是类的实现者编写的, 分割线下方的代码是类的调用者编写的。
当类的调用者在编写 eat 这个方法的时候, 参数类型为 Animal (父类), 此时在该方法内部并不知道, 也不关注当前的 a 引用指向的是哪个类型(哪个子类)的实例. 此时 a这个引用调用 eat方法可能会有多种不同的表现(和 a 引用的实例相关), 这种行为就称为多态。
简单说：我们在调用eat方法的时候，不清楚是猫的eat还是狗的eat，具体要看a引用的实例。

重写

重写(override)：也称为覆盖。重写是子类对父类非静态、非private修饰，非final修饰，非构造方法等的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。上面那段代码中出现了两个 @Override，这就是代码中注解出来的重写方法。

重写的规则

• 子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致：修饰符返回值类型方法名(参数列表) 要完全一致。
• 被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的。
• 访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方法就不能声明为 protected。
• 父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。
• 重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定. 有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验. 例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet), 那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写。
  

重写与重载的区别

可以理解为：方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现。

重写的设计原则

对于已经投入使用的类，尽量不要进行修改。最好的方式是：重新定义一个新的类，来重复利用其中共性的内容，并且添加或者改动新的内容。
例如：若干年前的手机，只能打电话，发短信，来电显示只能显示号码，而今天的手机在来电显示的时候，不仅仅可以显示号码，还可以显示头像，地区等。在这个过程当中，我们不应该在原来老的类上进行修改，因为原来的类，可能还在有用户使用，正确做法是：新建一个新手机的类，对来电显示这个方法重写就好了，这样就达到了我们当今的需求了。
这是课上老师经常举的一个例子，还是非常有助于理解：

我自己的理解就是：老板给了我一个文档，我怕改了以后源文档就不见了，所以先复制粘贴创建一个副本，然后在副本文档中修改，这样源文档的数据就不会变！——>这就是重写。

静态绑定与动态绑定

静态绑定

也称为前期绑定(早绑定)，即在编译时，根据用户所传递实参类型就确定了具体调用那个方法。典型代表——>函数重载。静态绑定主要应用于以下几种情况：

1. (static)静态方法：静态方法是属于类的，而不是属于对象的。因此，静态方法的调用是在编译时期确定的，不会因为对象的不同而改变。
2. (private)私有方法：私有方法只能在定义它们的类中访问，因此它们的调用也是在编译时期确定的。
3. final方法：final方法不能被重写，因此它们的调用也是在编译时期确定的。
4. 变量：变量的类型在编译时期就已经确定，因此变量的绑定也是静态的。
   

动态绑定

也称为后期绑定(晚绑定)，即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体调用那个类的方法。动态绑定主要应用于以下几种情况：

1. 实例方法：实例方法是属于对象的，而不是属于类的。因此，实例方法的调用是在运行时期根据对象的实际类型来确定的。这就是多态性的体现。
2. 重写方法：当子类重写父类的方法时，方法的调用是在运行时期根据对象的实际类型来确定的。例如，如果一个父类引用指向一个子类对象，调用重写的方法时，会调用子类的方法。

比较上面两种绑定我们应该稍微清楚，为什么重写是子类对父类非静态、非private修饰，非final修饰，非构造方法等的实现过程进行重新编写了，因为静态、private修饰和final修饰构成的都是静态绑定，我们再来看几个栗子：

    class Animal {
    // 静态方法，静态绑定
    public static void staticMethod() {
        System.out.println("Animal static method");
    }

    // 实例方法，动态绑定
    public void instanceMethod() {
        System.out.println("Animal instance method");
    }
}

class Dog extends Animal {
    // 重写实例方法，动态绑定
    @Override
    public void instanceMethod() {
        System.out.println("Dog instance method");
    }

    // 静态方法，静态绑定
    public static void staticMethod() {
        System.out.println("Dog static method");
    }
}

public class BindingExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        Animal dog = new Dog();

        // 静态方法调用，静态绑定
        animal.staticMethod(); // 输出: Animal static method
        dog.staticMethod();    // 输出: Animal static method

        // 实例方法调用，动态绑定
        animal.instanceMethod(); // 输出: Animal instance method
        dog.instanceMethod();    // 输出: Dog instance method
    }
}

静态方法调用：
animal.staticMethod();调用的是Animal类的静态方法，输出Animal static method。dog.staticMethod();虽然dog是一个Dog对象，但由于静态方法是静态绑定的，调用的仍然是Animal类的静态方法，输出Animal static method。
实例方法调用：
animal.instanceMethod();调用的是Animal类的实例方法，输出Animal instance method。dog.instanceMethod();虽然dog是一个Animal类型的引用，但由于实例方法是动态绑定的，调用的是Dog类的实例方法，输出Dog instance method。

向上转型和向下转型（非常重要！！！）

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(）：

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal makes a sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }

    public void fetch() {
        System.out.println("Dog fetches");
    }
}

public class UpcastingExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal animal = new Dog();

        // 调用重写的方法，动态绑定
        animal.makeSound(); // 输出: Dog barks

        // 不能调用子类特有的方法
        // animal.fetch(); // 编译错误: 无法解析的方法 fetch
    }
}

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。
【使用场景】

1. 直接赋值
2. 方法传参
3. 方法返回

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。

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal makes a sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }

    public void fetch() {
        System.out.println("Dog fetches");
    }
}

public class DowncastingExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型
        Animal animal = new Dog();

        // 向下转型
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.makeSound(); // 输出: Dog barks
            dog.fetch();     // 输出: Dog fetches
        }
    }
}

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。

这一部分的内容大家一定要多看，学不会就多看栗子多找点栗子，慢慢感悟。

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：

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
D.func() 0

• 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.

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。**
一句话~不要在构造方法中调用重写的方法！

多态的全部基础内容到这里也就结束了，大家在理解概念的同时别忘了做些题目去具体感知一下多态的存在哦！