20.面向?qū)ο筮M(jìn)階：多態(tài)，強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，instanceof關(guān)鍵字，接口實(shí)現(xiàn)類多態(tài)綜合案例

面向?qū)ο笕蠡咎卣髦憾鄳B(tài)

多態(tài)的概述，多態(tài)的形式

  • 多態(tài)的定義：

    • 同類型的對(duì)象，執(zhí)行同一個(gè)行為，會(huì)表現(xiàn)出不同的行為特征

  • 多態(tài)的常見形式：

    • 父類類型 對(duì)象名稱 = new 子類構(gòu)造器;
接口 對(duì)象名稱 = new 實(shí)現(xiàn)類構(gòu)造器;

    • 測(cè)試案例：

      package com.java.PolymorphicTest;

public abstract class Animal {
    // 為方便測(cè)試統(tǒng)一采用public
    public String name = "父類動(dòng)物";

    public abstract void run();
}

      package com.java.PolymorphicTest;

public class Dog extends Animal {

    public String name = "子類狗";

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("小狗跑的很快！");
    }
}

      package com.java.PolymorphicTest;

public class Tortoise extends Animal {
    public String name = "子類烏龜";

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("烏龜跑的很慢！");
    }
}

      package com.java.PolymorphicTest;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal d = new Dog();
        d.run();
        System.out.println(d.name);
        System.out.println("========================");
        Animal t = new Tortoise();
        t.run();
        System.out.println(d.name);

        System.out.println("============多態(tài)第二個(gè)優(yōu)勢(shì)，父類作為方法形參，可以將所有子類對(duì)象傳進(jìn)來============");
        go(d);
        go(t);
    }

    /**
     * 多態(tài)第二個(gè)優(yōu)勢(shì)
     */
    public static void go(Animal a) {
        a.run();
    }
}
/*
小狗跑的很快！
父類動(dòng)物
========================
烏龜跑的很慢！
父類動(dòng)物
============多態(tài)第二個(gè)優(yōu)勢(shì)，父類作為方法形參，可以將所有子類對(duì)象傳進(jìn)來============
小狗跑的很快！
烏龜跑的很慢！

 */

  • 多態(tài)中成員訪問特點(diǎn)：

    • 成員方法調(diào)用：編譯看左邊，運(yùn)行看右邊

      編譯的時(shí)候會(huì)看向左邊父類的成員方法，具體運(yùn)行時(shí)會(huì)運(yùn)行右邊子類對(duì)象的方法

    • 成員變量調(diào)用：編譯看左邊，運(yùn)行也看左邊（多態(tài)是側(cè)重行為的多態(tài)）

      成員變量的調(diào)用，不管編譯還是運(yùn)行，都看向父類的一方（如上述測(cè)試代碼name的值均為父類動(dòng)物）

  • 多態(tài)的前提：

    • 有繼承/實(shí)現(xiàn)關(guān)系
    • 有父類引用指向子類對(duì)象
    • 有方法重寫

多態(tài)的好處

  • 在多態(tài)形勢(shì)下，右邊對(duì)象可以實(shí)現(xiàn)解耦合，便于擴(kuò)展和維護(hù)

    組件化的解耦合即組件之間的依賴沒有那么強(qiáng)

    Animal a = new Dog();
a.run();

//當(dāng)Dog類換成其他類，即對(duì)象發(fā)生了變化，后續(xù)業(yè)務(wù)行為隨對(duì)象而變，后續(xù)的代碼邏輯無需修改

Animal a = new Cat();
a.run();

  • 定義方法的時(shí)候，使用父類型作為參數(shù)，該方法就可以接收這父類的一切子類對(duì)象，體現(xiàn)出多態(tài)的擴(kuò)展性與便利

    參照上方測(cè)試案例代碼


  • 多態(tài)下會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)問題：
    • 多態(tài)下不能使用 子類的獨(dú)有功能

多態(tài)下引用數(shù)據(jù)類型的類型轉(zhuǎn)換

為了解決多態(tài)下不能調(diào)用子類獨(dú)有功能的弊端提出引用數(shù)據(jù)類型的類型轉(zhuǎn)換

  • 自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換（從子到父）：子類對(duì)象可以直接賦值給父類類型的變量指向

  • 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換（從父到子）：

    • 此時(shí)必須進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：子類 對(duì)象變量 = (子類)父類類型的變量

    • 作用：可以解決多態(tài)下的劣勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用子類獨(dú)有的功能

    • 注意：如果轉(zhuǎn)型后的類型和對(duì)象真實(shí)類型不是同一種類型，那么在轉(zhuǎn)換的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)ClassCastException

      強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，編譯階段不報(bào)錯(cuò)的（注意：有繼承或者實(shí)現(xiàn)關(guān)系編譯階段可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，但是運(yùn)行時(shí)可能出錯(cuò)）

      例如，Dog d = (Dog) a2;編譯器認(rèn)為程序員希望將Animal類的對(duì)象a2轉(zhuǎn)換成Dog類型并指向Dog類型的d，因此編譯階段放行，但是在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，d不是Dog的對(duì)象，而是烏龜?shù)膶?duì)象，指向有問題，張冠李戴，于是報(bào)錯(cuò)

    • Java建議強(qiáng)轉(zhuǎn)前使用instanceof關(guān)鍵字判斷當(dāng)前對(duì)象的真實(shí)類型，然后再強(qiáng)制轉(zhuǎn)換

      變量名 instanceof 真實(shí)類型
// 判斷關(guān)鍵字左邊的變量指向的對(duì)象的真實(shí)類型，是否是右邊的類型或者是其子類型，是則返回true，反之返回false

  • 測(cè)試代碼：

    package com.java.PolymorphicDisadvantages;

public class Animal {
    public void run(){
        System.out.println("動(dòng)物可以跑！");
    }
}

    package com.java.PolymorphicDisadvantages;

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("??跑的快");
    }

    /**
     * 獨(dú)有功能
     */
    public void lookDoor() {
        System.out.println("??看門");
    }

}

    package com.java.PolymorphicDisadvantages;


public class Tortoise extends Animal {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("??跑的很慢！");
    }

    /**
     * 獨(dú)有功能
     */
    public void layEggs() {
        System.out.println("??可以下蛋");
    }
}


    package com.java.PolymorphicDisadvantages;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換
        Animal a = new Dog();
        a.run();

        // 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
        Animal a2 = new Tortoise();
        Tortoise t = (Tortoise) a2;
        Dog d = (Dog) a;
        d.lookDoor();
        t.layEggs();

        System.out.println(d instanceof Dog);   // true
        System.out.println(t instanceof Tortoise);  // true
        System.out.println(d instanceof Tortoise);   // 在編譯階段直接報(bào)紅，由此可知類型不匹配

    }
}

多態(tài)的綜合案例

  • 需求：

    • 使用面向?qū)ο缶幊棠M：設(shè)計(jì)一個(gè)電腦對(duì)象，可以安裝2個(gè)USB設(shè)備
    • 鼠標(biāo)：被安裝時(shí)可以完成接入，調(diào)用點(diǎn)擊功能，拔出功能
    • 鍵盤：被安裝時(shí)可以完成接入，調(diào)用打字功能，拔出功能

  • 分析：

    1. 定義一個(gè)USB接口（申明USB設(shè)備的規(guī)范是：可以接入和拔出）
    2. 提供兩個(gè)USB實(shí)現(xiàn)類代表鼠標(biāo)和鍵盤，讓其實(shí)現(xiàn)USB接口，并分別定義獨(dú)有功能
    3. 創(chuàng)建電腦對(duì)象，創(chuàng)建2個(gè)USB實(shí)現(xiàn)類對(duì)象，分別安裝到電腦中并觸發(fā)功能的執(zhí)行

  • 案例代碼：

    package com.java.Polymorphic_Case;

/**
 * usb接口規(guī)范
 */
public interface USB {
    void connect();

    void unconnect();
}


    package com.java.Polymorphic_Case;

/**
 * 鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)類
 */
public class Mouse implements USB {
    private String goodsName;

    public Mouse() {
    }

    public Mouse(String goodsName) {
        this.goodsName = goodsName;
    }

    public String getGoodsName() {
        return goodsName;
    }

    public void setGoodsName(String name) {
        this.goodsName = name;
    }

    @Override
    public void connect() {
        System.out.println(getGoodsName() + "鼠標(biāo)成功接入");
    }

    @Override
    public void unconnect() {
        System.out.println(getGoodsName() + "鼠標(biāo)成功斷開");
    }

    /**
     * 鼠標(biāo)獨(dú)有功能：點(diǎn)擊
     */
    public void onClick() {
        System.out.println("使用" + getGoodsName() + "鼠標(biāo)點(diǎn)擊了IDEA中的運(yùn)行按鈕");
    }
}


    package com.java.Polymorphic_Case;

import java.util.Scanner;

/**
 * 鍵盤實(shí)現(xiàn)類
 */
public class KeyBoard implements USB {
    private String goodsName;

    public KeyBoard() {
    }

    public KeyBoard(String goodsName) {
        this.goodsName = goodsName;
    }

    public String getGoodsName() {
        return goodsName;
    }

    public void setGoodsName(String goodsName) {
        this.goodsName = goodsName;
    }

    @Override
    public void connect() {
        System.out.println(getGoodsName() + "鍵盤成功接入");
    }

    @Override
    public void unconnect() {
        System.out.println(getGoodsName() + "鍵盤成功斷開");
    }

    /**
     * 鍵盤獨(dú)有功能：打字
     */
    public void keyDone() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請(qǐng)敲擊鍵盤");
        String str = scanner.next();
        System.out.println("使用" + getGoodsName() + "鍵盤敲擊出一串內(nèi)容：" + str);
    }
}


    package com.java.Polymorphic_Case;

public class Computer {
    private String goodsName;


    public Computer() {
    }

    public Computer(String goodsName) {
        this.goodsName = goodsName;
    }

    public String getGoodsName() {
        return goodsName;
    }

    public void setGoodsName(String goodsName) {
        this.goodsName = goodsName;
    }

    /**
     * 提供安裝USB設(shè)備的入口
     */
    public void installUSB(USB usb) { //多態(tài)用法
        usb.connect();

        // 獨(dú)有功能調(diào)用
        if (usb instanceof KeyBoard) {
            KeyBoard k = (KeyBoard) usb;
            k.keyDone();
        } else if (usb instanceof Mouse) {
            Mouse m = (Mouse) usb;
            m.onClick();
        }

        usb.unconnect();
    }

    public void start() {
        System.out.println(getGoodsName() + "電腦開機(jī)了");
    }
}


    package com.java.Polymorphic_Case;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Computer c = new Computer();
        c.setGoodsName("Thinkpad");
        c.start();

        USB u = new KeyBoard("HHKB");
        c.installUSB(u);

        USB v = new Mouse("Razer");
        c.installUSB(v);
    }
}
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