多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。
多态性是对象多种表现形式的体现。
比如我们说"宠物"这个对象，它就有很多不同的表达或实现，比如有小猫、小狗、蜥蜴等等。那么我到宠物店说"请给我一只宠物"，服务员给我小猫、小狗或者蜥蜴都可以，我们就说"宠物"这个对象就具备多态性。
接下来让我们通过实例来了解Java的多态。
例子
public interface Vegetarian{}
public class Animal{}
public class Deer extends Animal implements Vegetarian{}因为Deer类具有多重继承，所以它具有多态性。以上实例解析如下：
一个 Deer IS-A(是一个) Animal
一个 Deer IS-A(是一个) Vegetarian
一个 Deer IS-A(是一个) Deer
一个 Deer IS-A(是一个)Object
在Java中，所有的对象都具有多态性，因为任何对象都能通过IS-A测试的类型和Object类。
访问一个对象的唯一方法就是通过引用型变量。
引用型变量只能有一种类型，一旦被声明，引用型变量的类型就不能被改变了。
引用型变量不仅能够被重置为其他对象，前提是这些对象没有被声明为final。还可以引用和它类型相同的或者相兼容的对象。它可以声明为类类型或者接口类型。
当我们将引用型变量应用于Deer对象的引用时，下面的声明是合法的：
Deer d = new Deer(); Animal a = d; Vegetarian v = d; Object o = d;
所有的引用型变量d,a,v,o都指向堆中相同的Deer对象。
虚方法
我们将介绍在Java中，当设计类时，被重载的方法的行为怎样影响多态性。
我们已经讨论了方法的重载，也就是子类能够重载父类的方法。
当子类对象调用重载的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重载的方法。
要想调用父类中被重载的方法，则必须使用关键字super。
/* 文件名 : Employee.java */ public class Employee { private String name; private String address; private int number; public Employee(String name, String address, int number) { System.out.println("Constructing an Employee"); this.name = name; this.address = address; this.number = number; } public void mailCheck() { System.out.println("Mailing a check to " + this.name + " " + this.address); } public String toString() { return name + " " + address + " " + number; } public String getName() { return name; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String newAddress) { address = newAddress; } public int getNumber() { return number; } }
假设下面的类继承Employee类：
/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
private double salary; //Annual salary
public Salary(String name, String address, int number, double
salary)
{
super(name, address, number);
setSalary(salary);
}
public void mailCheck()
{
System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
System.out.println("Mailing check to " + getName()
+ " with salary " + salary);
}
public double getSalary()
{
return salary;
}
public void setSalary(double newSalary)
{
if(newSalary >= 0.0)
{
salary = newSalary;
}
}
public double computePay()
{
System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
return salary/52;
}
}现在我们仔细阅读下面的代码，尝试给出它的输出结果：
/* 文件名 : VirtualDemo.java */
public class VirtualDemo
{
public static void main(String [] args)
{
Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);
System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
s.mailCheck();
System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
e.mailCheck();
}
}以上实例编译运行结果如下：
Constructing an Employee
Constructing an Employee
Call mailCheck using Salary reference --
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0
Call mailCheck using Employee reference--
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to John Adams with salary 2400.0
例子中，我们实例化了两个Salary对象。一个使用Salary引用s，另一个使用Employee引用。
编译时，编译器检查到mailCheck()方法在Salary类中的声明。
在调用s.mailCheck()时，Java虚拟机(JVM)调用Salary类的mailCheck()方法。
因为e是Employee的引用，所以调用e的mailCheck()方法则有完全不同的结果。
当编译器检查e.mailCheck()方法时，编译器检查到Employee类中的mailCheck()方法。
在编译的时候，编译器使用Employee类中的mailCheck()方法验证该语句， 但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是Salary类中的mailCheck()方法。
该行为被称为虚拟方法调用，该方法被称为虚拟方法。
Java中所有的方法都能以这种方式表现，借此，重写的方法能在运行时调用，不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。
Java多态和动态绑定
在Java中，父类的变量可以引用父类的实例，也可以引用子类的实例。
请读者先看一段代码：
public class Demo {
public static void main(String[] args){
Animal obj = new Animal();
obj.cry();
obj = new Cat();
obj.cry();
obj = new Dog();
obj.cry();
}
}
class Animal{
// 动物的叫声
public void cry(){
System.out.println("不知道怎么叫");
}
}
class Cat extends Animal{
// 猫的叫声
public void cry(){
System.out.println("喵喵~");
}
}
class Dog extends Animal{
// 狗的叫声
public void cry(){
System.out.println("汪汪~");
}
}运行结果：
不知道怎么叫
喵喵~
汪汪~
上面的代码，定义了三个类，分别是 Animal、Cat 和 Dog，Cat 和 Dog 类都继承自 Animal 类。obj 变量的类型为 Animal，它既可以指向 Animal 类的实例，也可以指向 Cat 和 Dog 类的实例，这是正确的。也就是说，父类的变量可以引用父类的实例，也可以引用子类的实例。注意反过来是错误的，因为所有的猫都是动物，但不是所有的动物都是猫。
可以看出，obj 既可以是人类，也可以是猫、狗，它有不同的表现形式，这就被称为多态。多态是指一个事物有不同的表现形式或形态。
再比如“人类”，也有很多不同的表达或实现，TA 可以是司机、教师、医生等，你憎恨自己的时候会说“下辈子重新做人”，那么你下辈子成为司机、教师、医生都可以，我们就说“人类”具备了多态性。
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。
从上面的例子可以看出，多态的一个好处是：当子类比较多时，也不需要定义多个变量，可以只定义一个父类类型的变量来引用不同子类的实例。请再看下面的一个例子：
public class Demo {
public static void main(String[] args){
// 借助多态，主人可以给很多动物喂食
Master ma = new Master();
ma.feed(new Animal(), new Food());
ma.feed(new Cat(), new Fish());
ma.feed(new Dog(), new Bone());
}
}
// Animal类及其子类
class Animal{
public void eat(Food f){
System.out.println("我是一个小动物，正在吃" + f.getFood());
}
}
class Cat extends Animal{
public void eat(Food f){
System.out.println("我是一只小猫咪，正在吃" + f.getFood());
}
}
class Dog extends Animal{
public void eat(Food f){
System.out.println("我是一只狗狗，正在吃" + f.getFood());
}
}
// Food及其子类
class Food{
public String getFood(){
return "事物";
}
}
class Fish extends Food{
public String getFood(){
return "鱼";
}
}
class Bone extends Food{
public String getFood(){
return "骨头";
}
}
// Master类
class Master{
public void feed(Animal an, Food f){
an.eat(f);
}
}运行结果：
我是一个小动物，正在吃事物
我是一只小猫咪，正在吃鱼
我是一只狗狗，正在吃骨头
Master 类的 feed 方法有两个参数，分别是 Animal 类型和 Food 类型，因为是父类，所以可以将子类的实例传递给它，这样 Master 类就不需要多个方法来给不同的动物喂食。
动态绑定
为了理解多态的本质，下面讲一下Java调用方法的详细流程。
1) 编译器查看对象的声明类型和方法名。
假设调用 obj.func(param)，obj 为 Cat 类的对象。需要注意的是，有可能存在多个名字为func但参数签名不一样的方法。例如，可能存在方法 func(int) 和 func(String)。编译器将会一一列举所有 Cat 类中名为func的方法和其父类 Animal 中访问属性为 public 且名为func的方法。
这样，编译器就获得了所有可能被调用的候选方法列表。
2) 接下来，编泽器将检查调用方法时提供的参数签名。
如果在所有名为func的方法中存在一个与提供的参数签名完全匹配的方法，那么就选择这个方法。这个过程被称为重载解析(overloading resolution)。例如，如果调用 func("hello")，编译器会选择 func(String)，而不是 func(int)。由于自动类型转换的存在，例如 int 可以转换为 double，如果没有找到与调用方法参数签名相同的方法，就进行类型转换后再继续查找，如果最终没有匹配的类型或者有多个方法与之匹配，那么编译错误。
这样，编译器就获得了需要调用的方法名字和参数签名。
3) 如果方法的修饰符是private、static、final(static和final将在后续讲解)，或者是构造方法，那么编译器将可以准确地知道应该调用哪个方法，我们将这种调用方式 称为静态绑定(static binding)。
与此对应的是，调用的方法依赖于对象的实际类型， 并在运行时实现动态绑。例如调用 func("hello")，编泽器将采用动态绑定的方式生成一条调用 func(String) 的指令。
4)当程序运行，并且釆用动态绑定调用方法时，JVM一定会调用与 obj 所引用对象的实际类型最合适的那个类的方法。我们已经假设 obj 的实际类型是 Cat，它是 Animal 的子类，如果 Cat 中定义了 func(String)，就调用它，否则将在 Animal 类及其父类中寻找。
每次调用方法都要进行搜索，时间开销相当大，因此，JVM预先为每个类创建了一个方法表(method lable)，其中列出了所有方法的名称、参数签名和所属的类。这样一来，在真正调用方法的时候，虚拟机仅查找这个表就行了。在上面的例子中，JVM 搜索 Cat 类的方法表，以便寻找与调用 func("hello") 相匹配的方法。这个方法既有可能是 Cat.func(String)，也有可能是 Animal.func(String)。注意，如果调用super.func("hello")，编译器将对父类的方法表迸行搜索。
假设 Animal 类包含cry()、getName()、getAge() 三个方法，那么它的方法表如下：
cry() -> Animal.cry() getName() -> Animal.getName() getAge() -> Animal.getAge()
实际上，Animal 也有默认的父类 Object(后续会讲解)，会继承 Object 的方法，所以上面列举的方法并不完整。
假设 Cat 类覆盖了 Animal 类中的 cry() 方法，并且新增了一个方法 climbTree()，那么它的参数列表为：
cry() -> Cat.cry() getName() -> Animal.getName() getAge() -> Animal.getAge() climbTree() -> Cat.climbTree()
在运行的时候，调用 obj.cry() 方法的过程如下：
1、JVM 首先访问 obj 的实际类型的方法表，可能是 Animal 类的方法表，也可能是 Cat 类及其子类的方法表。
2、JVM 在方法表中搜索与 cry() 匹配的方法，找到后，就知道它属于哪个类了。
3、JVM 调用该方法。
Java多态对象的类型转换
这里所说的对象类型转换，是指存在继承关系的对象，不是任意类型的对象。当对不存在继承关系的对象进行强制类型转换时，java 运行时将抛出 java.lang.ClassCastException 异常。
在继承链中，我们将子类向父类转换称为“向上转型”，将父类向子类转换称为“向下转型”。
很多时候，我们会将变量定义为父类的类型，却引用子类的对象，这个过程就是向上转型。程序运行时通过动态绑定来实现对子类方法的调用，也就是多态性。
然而有些时候为了完成某些父类没有的功能，我们需要将向上转型后的子类对象再转成子类，调用子类的方法，这就是向下转型。
注意：不能直接将父类的对象强制转换为子类类型，只能将向上转型后的子类对象再次转换为子类类型。也就是说，子类对象必须向上转型后，才能再向下转型。请看下面的代码：
public class Demo {
public static void main(String args[]) {
SuperClass superObj = new SuperClass();
SonClass sonObj = new SonClass();
// 下面的代码运行时会抛出异常，不能将父类对象直接转换为子类类型
// SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;
// 先向上转型，再向下转型
superObj = sonObj;
SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
}
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ }将第7行的注释去掉，运行时会抛出异常，但是编译可以通过。
因为向下转型存在风险，所以在接收到父类的一个引用时，请务必使用 instanceof 运算符来判断该对象是否是你所要的子类，请看下面的代码：
public class Demo {
public static void main(String args[]) {
SuperClass superObj = new SuperClass();
SonClass sonObj = new SonClass();
// superObj 不是 SonClass 类的实例
if(superObj instanceof SonClass){
SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
}else{
System.out.println("①不能转换");
}
superObj = sonObj;
// superObj 是 SonClass 类的实例
if(superObj instanceof SonClass){
SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;
}else{
System.out.println("②不能转换");
}
}
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ }运行结果：
①不能转换
总结：对象的类型转换在程序运行时检查，向上转型会自动进行，向下转型的对象必须是当前引用类型的子类。
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