什么是多态

多态的概念：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。
举个例子大家就知道了：

class Animal {     //定义一个父类
    String name;
    int age;
    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void eat() {     //定义一个方法，这方法将来会在子类中重写，发生动态绑定
        System.out.println("吃");
    }
}

class Cat extends Animal {
    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    public void eat() {   //重写了eat方法
        System.out.println(name + "吃猫粮");
    }
}
class Dog extends Animal {
    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    public void eat() {   //重写了eat方法
        System.out.println(name + "吃狗粮");
    }
}

public class Test {
    public static void fun(Animal animal){
        animal.eat();  //访问父类中的eat方法
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("汤姆",1);
        Dog dog = new Dog("旺财",4);
        fun(cat);  //这里将Cat类型的引用传给Animal类型，发生了向上转型
        fun(dog);  //关于重写与向上转型后面细讲
    }
}

输出：
汤姆吃猫粮
旺财吃狗粮

我们看到同一个fun方法，不同的引用对象放进去。它所呈现行为结果不一样，这便是多态了。

多态有啥限制条件吗？

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

我们上述代码便是满足这三点。
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。

重写

重写：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，定义特定义自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

【方法重写的规则】
1、子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致： 返回值类型 方法名 (参数列表) 要完全一致
2、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
3、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
4、父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。
5、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。

【重写和重载的区别】

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。

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。
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。

向下转型和向上转型

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 Cat("汤姆",3);

animal是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是从小范围向大范围的转换。子类类型转父类类型。
像开头的代码就是向上转型：

public class Test {
    public static void fun(Animal animal){
        animal.eat();  //访问父类中的eat方法
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("汤姆",1);   
        Dog dog = new Dog("旺财",4);   
        fun(cat);  //这里将Cat类型的引用传给Animal类型，发生了向上转型
        fun(dog);  //Cat类型是子类类型，Animal是父类类型
    }
}

这里我们也可以这样写:

public class Test {
    public static void fun(Animal animal){
        animal.eat();  //访问父类中的eat方法
    }
    public static void main(String[] args) {
        Animal cat = new Cat("汤姆",1);  //new出的对象直接向上转型
        Animal dog = new Dog("旺财",4);
        fun(cat);    //这里就不需要向上转型了
        fun(dog);  
    }
}

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。

向上转型只能调用到父类中有的方法，不能调用到子类特有的方法。

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。

	Animal animal = new Cat("汤姆",3);  //向上转型
	Cat cat = (Cat)ainmal;  // 向下转型，可以调用子类特有方法了

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。

	Animal animal = new Cat("汤姆",3);  
	Cat cat = (Cat)ainmal;  
	if(animal instanceof Cat){   //转换安全则运行下面代码，否则抛异常
		cat = (Cat)animal;
		cat.mew();
	}

多态的优点

现在我们有下面代码：

class Color {
    public void show() {
        System.out.println("什么颜色");
    }
}
class Red extends Color {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("红色");
    }
}
class Yellow extends Color {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("黄色");
    }
}
class Blue extends Color {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("蓝色");
    }
}

假如我们要一次性打印多个颜色，如果不基于多态, 实现代码如下:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Red red = new Red();
        Yellow yellow = new Yellow();
        Blue blue = new Blue();
        String[] shapes = {"yellow", "red", "yellow", "red", "blue"};
        for (String shape : shapes) {
            if (shape.equals("red")) {
                red.show();
            } else if (shape.equals("yellow")) {
                yellow.show();
            } else if (shape.equals("blue")) {
                blue.show();
            }
        }
    }
}

输出：
黄色
红色
黄色
红色
蓝色

如果用多态则简单多了

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Color[] color = {new Yellow(), new Red(), new Yellow(),
                new Red(), new Blue()};
        for (Color shape : color) {
            shape.show();
        }
    }
}

这便是多态的好处，能够降低代码的 “圈复杂度”, 避免使用大量的 if - else。
还有一点，它的扩展性很强，如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低。（重写父类方法就行）
对于类的调用者来说, 只要创建一个新类的实例就可以了, 改动成本很低。
而对于不用多态的情况, if - else 进行一定的修改, 改动成本更高。

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名属性的时候，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
   构造方法只能重载，不能通过子类重写。

避免在构造方法中调用重写的方法

看下面代码，想想输出结果是什么

class B {
    public B() {
        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();
    }
}

输出：D.func() 0
分析：

class B {
    public B() {
        func();   // 构造方法里调用了fun方法，注意子类中也有该方法，所以是重写了该方法，发生了动态绑定，所以是调用了D中的fun方法
    }            //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. 
    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();  //调用D的构造方法，我们知道子类要先帮父类完成构建，所以接下来调用父类的构造方法
    }
}

所以输出D.func() 0
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

“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.