1、多态

1.1、多态的概念

1.2、多态的实现条件

1.3、向上转型和向下转型

1.3.1、向上转型

1.3.2、向下转型

1.3.3、instanceof关键字

2、重写

2.1、重写的使用

2.2、动态绑定和静态绑定

2.2.1、动态绑定

2.2.2、静态绑定

2.3、再谈重写

3、多态的优缺点

4、避免在构造方法中调用重写的方法

1、多态

1.1、多态的概念

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不同的状态。

总的来说：同一件事，发生在不同的对象身上，就会产生不同的结果。

1.2、多态的实现条件

在Java中要实现多态，必须要满足如下条件，缺一不可：

必须在继承体系下
子类必须要对父类中的方法进行重写
通过父类的引用调用重写的方法
向上转型

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。

先来了解一下向上和向下转型

1.3、向上转型和向下转型

1.3.1、向上转型

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（）；

Animal animal = new Dog();

class Animal{//父类
    public String name;

    public int age;
    public void eat(){
        System.out.println(name+" 正在吃饭！");
    }
}
class Dog extends Animal{//狗类
    public void wangwang(){
        System.out.println(name+" 正在汪汪叫");
    }
}
class Brid extends Animal{//鸟类
    public String wing;
    public void fly(){
        System.out.println(name+" 正在飞！");
    }
}

public class Test {
    public static void main1(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.name = "大黄";
        dog.eat();
        dog.wangwang();
        //他们是在继承关系上，
        Animal animal = dog;//可以这样理解Animal类的引用指向dog类这个对象

        Brid brid =new Brid();
        brid.name = "圆圆";
        Animal animal2 = brid;//同理brid类也可以这样理解
    }
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();//直接赋值：子类对象赋值给父类对象
        animal.name = "大黄";
        animal.eat();
    }
}

将子类的对象赋值给父类的对象（理论上：等号两边的数据类型，必须一致，否则赋值就会出错！现在可以赋值，是因为发生在继承的体系下，Animal是Dog和Brid的父类）

【向上转型的使用场景】

1、间接赋值，实例化一个子类对象，将子类对象赋值给父类对象

        Brid brid =new Brid();
        Animal animal2 = brid;

2、直接赋值：子类对象赋值给父类对象

Animal animal = new Brid();

3、方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象

public class Test {
    public static void func(Animal animal){//父类型的引用作为参数，可以接受任意子类对象
        animal.eat();//这里只能调用父类的方法
    }
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        func(dog);//传子类对象名称
    }

4、方法返回：返回任意子类对象

 public static Animal func(){//这里的返回值类型设置为Animal类型
        return new Dog();//这里new对象Dog，和在main方法中一样，可以通过构造方法初始化属性
    }
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = func();//接收func的返回值
    }

上述的向上转型的使用方法都有一个缺陷：就是不能通过父类的引用去访问子类特有的成员

总结：当发生向上转型之后，此时通过父类的引用只能访问父类自己的成员，不能访问到子类特有的成员。

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，除非发生了动态绑定

1.3.2、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，在无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用特有的方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转换。

1、向下转型安全的例子：本来是狗类向上转型为animal类，向下转型为狗类

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();//向上转型
        //向下转型
        //Dog dog = animal;这样写会报错，dog和animal数据类型不同
        Dog dog =(Dog)animal;//需要将animal类型强制类型转换成Dog类
        dog.name = "大黄";
        dog.wangwang();
    }

2、向下转型不安全的例子：本来是狗类向上转型为animal类，向下转型为鸟类

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();//向上转型
        //向下转型
        Bird bird = (Bird)animal;
        bird.name = "圆圆";
        bird.fly();
    }
//代码在编译器上编译没问题 ，但是在运行时会报错

要解决这个问题：这里就得说一下instanceof关键字

1.3.3、instanceof关键字

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。

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Bird();//向上转型
        //可以理解为：判断animal这个引用是不是引用了Bird对象
        if(animal instanceof Bird){
            Bird bird =(Bird) animal;
            bird.name = "圆圆";
            bird.fly();
        }
    }
//若animal这个引用，引用了Bird对象，则进入运行下面的代码，
//若没有，则不进

2、重写

2.1、重写的使用

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。

重写的条件：

方法名称相同
参数列表相同
返回值相同

总结：重写的方法，可以使用@Override注解来显示指定。有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验

当然重写可以使用这个方法更加快捷。

1、在需要重写父类方法的子类中，单机鼠标右键

2、单机打开Generate，选中Override Methods点击

3、要重写父类中的那个方法，就点击那个方法

2.2、动态绑定和静态绑定

class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public void eat() {
        System.out.println(name + "正在吃饭！");
    }
}
class Dog extends Animal {
    public void wangwang() {
        System.out.println(name +" 正在汪汪叫！");
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(name+ " 正在吃狗粮!");
    }
}
class  Bird extends  Animal{
    public String wing;//翅膀

    public void fly() {
        System.out.println(name + "正在飞！");
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(name +" 正在吃鸟粮！");
    }
}

为什么通过重写父类方法eat，用父类的引用animal调用eat方法，却输出了子类的eat( )方法？

其实在编译的时候，animal调用的eat()方法依旧是父类自己的，只不过在运行的时候访问到了子类的eat()方法。

这里就涉及到了动态绑定

2.2.1、动态绑定

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。

动态绑定的前提条件

向上转型
重写
通过父类引用调用这个父类和子类重写的方法

分析动态绑定

1、编译时

通过下面查看编译完成之后的字节码文件可以得知。编译的时候，父类的引用访问的是自己的方法

2、运行时

我们可以这样简单认为，在理解是可以

在运行字节码文件时将父类的eat（）方法的地址进行了篡改。编译器运行字节码文件时帮我们调用了重写的方法。

在function这个方法中animal这个引用能知道自己调用那个类的eat方法吗？答案是不知道

当我们在main方法中调用function方法，并给其传递参数animal和animal1，他们所引用的对象不一样，那调用的eat方法也就不一样。

方法是同一个eat方法，但当父类（Animal类）的引用，引用的对象不一样的时候，表现出的行为是不一样的！！！我们就把此时看到的现象称为多态。

2.2.2、静态绑定

静态绑定：也称为前期绑定（早绑定），即在编译时，根据用户所传递参数类型就确定了具体调用那个方法。典型代表方法的重载。

    public static int add(int a,int b) {
        return a + b;
    }
    public static int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(add(1,2));//静态绑定
        System.out.println(add(1,2,3));//传递的参数个数不同调用的方法就不同
    }

2.3、再谈重写

【方法重写的规则】

子类在重写父类的方法时，必须于父类方法原型一致：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
子类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）
如果是private修饰的方法是无法被重写的，（因为它的范围只能在自己类的内部使用，外面引用不到，也就等于这个方法不存在。）
static修饰的方法是不能重写的（因为被static修饰的方法不属于对象，而是属于类的）

被final修饰的方法是不能被重写的，此时这个方法被称作密封方法，是不能被修改的。
构造方法不能被重写

重写的方法，可以用@Override注解来显示指定。有了这个注解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。

【重写和重载的区别】

区别点	重写（override）	重载（override）
参数列表	一定不能修改	必须修改
返回类型	一定不能修改【除非可以构成父子类关系】	可以修改
访问限定符	一定不能做更严格的限制（可以降低限制）	可以修改

【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，并且添加或者修改新的内容。

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，而今天的手机再来电显示的时候，不仅仅可以显示号码，还可以显示头像，地区等。再这个过程当中，我们不应该在原来老的类上进行修改，因为原来的类，可能还有用户使用，正确的做法是：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。

3、多态的优缺点

这里来写一个多态代码

class Shape{
    public void draw(){
        System.out.println("画图形！");
    }
}
class Rect extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画矩形！");
    }
}
class Cycle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画圆！");
    }
}
class Flower extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("❀！");
    }
}

public class Test2 {
    public static void drawMap(Shape shape){
        shape.draw();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Rect rect = new Rect();
        Cycle cycle = new Cycle();
        drawMap(rect);
        drawMap(cycle);//将引用cycle作为参数传给drawMap方法，drawMap这样就构成了多态
        drawMap(new Flower());//将new的对象作为参数，drawMap方法用形参shape接收，这就构成了多态

    }
}

【使用多态的好处】

1、能够降低代码的"圈复杂度"，避免使用大量的if-else

什么叫 "圈复杂度" ?

圈复杂度是一种描述一段代码复杂程度的方式. 一段代码如果平铺直叙, 那么就比较简单容易理解. 而如果有很多的条件分支或者循环语句, 就认为理解起来更复杂.
因此我们可以简单粗暴的计算一段代码中条件语句和循环语句出现的个数, 这个个数就称为 "圈复杂度". 如果一个方法的圈复杂度太高, 就需要考虑重构.
不同公司对于代码的圈复杂度的规范不一样. 一般不会超过 10 .

如果我们现在需要打印的不是一个形状了，而是多个形状，如果不基于多态，实现代码如下：

public static void drawMap2() {
        Rect rect = new Rect();
        Cycle cycle = new Cycle();
        Flower flower = new Flower();
        String[] shapes = {"cycle", "rect", "cycle", "rect", "flower"};
        for (String s :shapes) {//表示遍历数组shapes,s表示数组元素
            if(s.equals("cycle")) {//若数组元素s为cycle打印圆
                cycle.draw();
            }else if(s.equals("rect")) {
                rect.draw();
            }else {
                flower.draw();
            }
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        drawMap2();
    }
}

如果使用多态，则不必写这么多的if-else分支语句，代码更简单

public class Test2 {
    public static void drawMap() {
        Rect rect = new Rect();
        Cycle cycle = new Cycle();
        Flower flower = new Flower();
        //向上转型
        Shape[] shapes = {cycle,rect,cycle,rect,flower};//数组中的每个引用，都向上转 
                                                        //型为Shape类型
 
        for (Shape shape : shapes) {//遍历shape数组，Shape shape表示遍历的元素为Shape 
   //类型
           shape.draw();
        }
     }
    public static void main(String[] args) {
        drawMap3();

    }
}

2、可扩展能力更强

如果要新增一种新的形式，使用多态的方式代码改动的成本比较低。

class Triangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("△");
    }
}

对于类的调用者来说（drawMap方法），只要创建一个新类的实例就可以了，改变成本很低。

而对于不用多态的情况，就要把 drawMap 中的 if-else 进行一定的修改，改动成本很高

多态缺陷：代码的运行效率降低。

1、属性没有多态性：

当父类和子类都有同属性的时候，通过父类引用，只能引用父类自己的成员属性

2、构造方法没有多态性

4、避免在构造方法中调用重写的方法

父类中的构造方法中调用func()方法，那么调用的是父类中的func()方法，还是子类中的func()的方法？

注意：

当在父类的构造方法里边，去调用父类和子类重写的方法的时候，此时会调用子类的！！！

从上述的输出结过中可以看到num的值为0，这又是为什么呢？

原因是，在父类的构造方法中的func()方法调用子类func()方法时，父类还没有走完，此时mun还没有赋值。

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. 如果具备多态性，num的值应该是1.
所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法。

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.