今天是比較抽象的多態(tài)，希望能給大家?guī)韼椭?/p>

主要內(nèi)容

多態(tài)

為什么使用多態(tài)

多態(tài)的形式

多態(tài)的概念

多態(tài)的劣勢

多態(tài)存在的必然條件

類型轉(zhuǎn)換

多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理

多態(tài)的分類

運(yùn)行時(shí)多態(tài)的形式

實(shí)現(xiàn)原理

常量池

方法調(diào)用方式

動(dòng)態(tài)綁定實(shí)現(xiàn)多態(tài)

寫在最后

多態(tài)

先說好不鉆牛角尖哈，多態(tài)Java的特性之一，先不著急說他的概念，先看看為什么要使用多態(tài)，多態(tài)給我們帶來什么好處

為什么使用多態(tài)

舉個(gè)例子吧，老奶奶喜歡養(yǎng)寵物，領(lǐng)養(yǎng)了一只加菲貓，加菲貓是只小動(dòng)物，要吃飯，老奶奶每天負(fù)責(zé)喂它。Java翻譯過來就是下面這樣子的

// 老奶奶

public class Granny {

public static void main(String[] args) {

// 領(lǐng)養(yǎng)一只加菲貓，這里簡單的new出來了

Garfield garfield = new Garfield();

// 抱起加菲貓給它喂食

feed(garfield);

}

public static void feed(Garfield garfield) {

// 加菲貓吃東西

garfield.eat();

}

}

class Garfield extends Animal{

@Override

public void eat() {

System.out.println("加菲貓吃飽了");

}

}

abstract class Animal {

public abstract void eat();

}

一切都很順暢。但是這時(shí)候老奶奶又去領(lǐng)養(yǎng)了一只牧羊犬，牧羊犬也是小動(dòng)物，也要吃飯，老奶奶也要給他喂食，這時(shí)候代碼要添加一個(gè)牧羊犬類，老奶奶要添加一個(gè)給牧羊犬喂食的方法

public class Granny {

public static void main(String[] args) {

// 領(lǐng)養(yǎng)一只加菲貓，這里簡單的new出來了

Garfield garfield = new Garfield();

// 抱起加菲貓給它喂食

feed(garfield);

// 領(lǐng)養(yǎng)一只牧羊犬

Shepherd shepherd = new Shepherd();

// 老奶奶給他喂食

shepherd.eat();

}

public static void feed(Garfield garfield) {

// 加菲貓吃東西

garfield.eat();

}

public static void feed(Shepherd shepherd) {

// 加菲貓吃東西

shepherd.eat();

}

}

class Shepherd extends Animal{

@Override

public void eat() {

Systen.out.println("牧羊犬吃的很開心");

}

}

// 加菲貓

class Garfield extends Animal{

// ...

}

如果老奶奶還想繼續(xù)領(lǐng)養(yǎng)小動(dòng)物，老奶奶又要給這只小動(dòng)物創(chuàng)建一個(gè)新的喂食的方法。聰明的我給老奶奶指了條明路，只要把feed方法的參數(shù)范圍擴(kuò)大一點(diǎn)，不要指定是加菲貓還是牧羊犬z，只要是小動(dòng)物都給他喂食，反正小動(dòng)物都有吃的方法。

public class Granny {

public static void main(String[] args) {

// 領(lǐng)養(yǎng)一只加菲貓，這里簡單的new出來了

Garfield garfield = new Garfield();

// 抱起加菲貓給它喂食

feed(garfield);

// 領(lǐng)養(yǎng)一只牧羊犬

Shepherd shepherd = new Shepherd();

// 老奶奶給他喂食

shepherd.eat();

}

// 擴(kuò)大了范圍

public static void feed(Animal animal) {

// 給動(dòng)物喂食

animal.eat();

}

}

這樣老奶奶就舒服了，所以多態(tài)的好處之一就是方便傳參。

后來老奶奶發(fā)現(xiàn)自己家里的動(dòng)物越來越多，受不了了決定只養(yǎng)一只其他的都賣了，于是老奶奶選擇留下加菲貓又回到了最初的日子

public class Granny {

public static void main(String[] args) {

// 領(lǐng)養(yǎng)一只加菲貓，這里簡單的new出來了

Garfield garfield = new Garfield();

// 抱起加菲貓給它喂食

feed(garfield);

}

public static void feed(Garfield garfield) {

// 加菲貓吃東西

garfield.eat();

}

}

但是養(yǎng)了一段時(shí)間老奶奶覺得加菲貓老在家躺著沒什么意思，想念牧羊犬了，于是把加菲貓丟了換回牧羊犬，將原來Garfield garfield = new Garfield();改為

Shepherd shepherd = new Shepherd();

又過了一段時(shí)間老奶奶覺得不行，牧羊犬吃得太多了開銷頂不住，還是加菲貓好，于是他又把代碼改回來了，又將Shepherd shepherd = new Shepherd();改回

Garfield garfield = new Garfield();

我見老奶奶都一把年紀(jì)了，改來改去還挺麻煩的，就跟她說你要不定義一個(gè)Animal類的annimal變量代表你的寵物把，像這樣

Animal animal = new Garfield();

這樣換寵物只要改new后面的就行了，老奶奶一聽覺得很有道理，所以多態(tài)的另一個(gè)好處就是右邊的對象可以組件化切換，業(yè)務(wù)功能也會隨之改變

在我們開發(fā)中也常常使用多態(tài)，大家回憶一下一個(gè)Service需要依賴其他Service，是不是這樣寫的

@Resource

private IUserServiceImpl userService;

總結(jié)：多態(tài)的優(yōu)勢可以總結(jié)成兩個(gè)點(diǎn)：方便入?yún)⒑蛯?shí)現(xiàn)組件化切換：

多態(tài)的形式

子類繼承父類

父類 變量名稱 = new 子類構(gòu)造器

實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)接口

接口 變量名稱 = new 實(shí)現(xiàn)類構(gòu)造器

多態(tài)的概念

看完上面的內(nèi)容，會有一種感覺，多態(tài)的風(fēng)格其實(shí)是定義變量的時(shí)候把類型范圍擴(kuò)大，如上面的例子，老奶奶以后都會把他的寵物們定義成這樣

Animal garfield = new Garfield();

Animal shepherd = new Shepherd();

定義加菲貓和牧羊犬的時(shí)候聲明的都是Animal類型，但他們的eat方法是不一樣的。同一種類型的對象執(zhí)行同一個(gè)行為(方法)會得到不同的結(jié)果，這個(gè)就是多態(tài)的概念

多態(tài)只是一種編程風(fēng)格，沒有要求一定要遵循，只是使用了多態(tài)會有他的好處，多態(tài)已經(jīng)成為大家公認(rèn)且遵守的Java特性，順著趨勢走就OK

多態(tài)的劣勢

這里有個(gè)小插曲，為什么老奶奶一開始會放棄加菲貓選擇牧羊犬，因?yàn)槟裂蛉梢詭兔醇?#xff0c;這是他的獨(dú)有功能

class Shepherd extends Animal{

private Integer i = 0;

@Override

public void eat() {

Systen.out.println("牧羊犬吃的很開心");

}

public void lookDDoor() {

Systen.out.println("這是牧羊犬的超能力");

}

}

但是他發(fā)現(xiàn)自從用了多態(tài)后，再也無法讓牧羊犬去看門了

public class Granny {

public static void main(String[] args) {

// 領(lǐng)養(yǎng)一只牧羊犬

Animal shepherd = new Shepherd();

// 看門

shepherd.lookDoor(); // 報(bào)錯(cuò)

}

}

大家可以先認(rèn)為Animal shepherd = new Shepherd();進(jìn)行了自動(dòng)轉(zhuǎn)型，shepherd已經(jīng)沒有看家的方法了，所以多態(tài)的劣勢就是子類失去了獨(dú)有的行為，而且連成員變量都不能直接訪問(只能借助重寫的方法去訪問)

public static void main(String[] args) {

// 領(lǐng)養(yǎng)一只加菲貓，這里簡單的new出來了

Garfield garfield = new Garfield();

garfield.i;// 報(bào)錯(cuò)

}

這時(shí)候需要使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換來解決問題，至于為什么不能調(diào)用子類的方法相信看完后面你就懂啦

多態(tài)存在的必然條件

必須存在繼承關(guān)系

必須是父類/接口類型變量引用子類/實(shí)現(xiàn)類類型變量

必須存在重寫方法

類型轉(zhuǎn)換

大家可以先記住語法，回頭就能理解轉(zhuǎn)換到底是在干嘛了

自動(dòng)轉(zhuǎn)換

Animal garfield = new Garfield();

子類類型會自動(dòng)轉(zhuǎn)換成父類類型，其實(shí)就是多態(tài)的默認(rèn)寫法

強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

子類 新變量名稱 = (子類) 需要轉(zhuǎn)換的變量名稱

如

Animal garfield = new Garfield();

// garfield = (Garfield)garfield 必須用新的引用接收

Garfield garfield2 = (Garfield)garfield;

注意：必須使用新的變量去接收

強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的時(shí)候需要對類型進(jìn)行判斷

在老奶奶養(yǎng)加菲貓和牧羊犬的時(shí)候有一個(gè)小插曲，加菲貓很貪吃，一頓要吃多點(diǎn)，老奶奶也沒辦法，只能給他加餐，但是使用了多態(tài)，喂貓喂狗的方法都是同一個(gè)`feed`，有沒有辦法可以判斷一下入?yún)⒌降资羌臃曝堖€是牧羊犬呢，那肯定是有的

public static void feed(Animal animal) {

// 判斷是不是加菲貓，是的話給他加餐

if (garfield instanceof Garfield) {

System.out.println("加餐");

animal.eat();

}

}

到底是加菲貓還是牧羊犬只有代碼運(yùn)行的時(shí)候才知道，intanceof可以判斷運(yùn)行引用animal的實(shí)際類型是否為Garfield類

多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理

一個(gè)對象變量可以指向多種實(shí)際類型的現(xiàn)象成為多態(tài)，這導(dǎo)致一個(gè)對象變量調(diào)用同一個(gè)方法的時(shí)候得到了不同的結(jié)果。感覺非常抽象，看下面的例子

一只貓有兩個(gè)個(gè)eat方法，一個(gè)無參一個(gè)有參

class Cat {

public void eat() {

System.out.println("貓會吃飯")

}

public void eat(Integer weight) {

System.out.println("貓會吃飯，吃了" + weight)

}

}

當(dāng)主函數(shù)運(yùn)行以下代碼的時(shí)候

Cat cat = new Cat();

cat.eat();

cat.eat(10)

回想剛剛的概念，是不是同一個(gè)變量cat，調(diào)用同一個(gè)方法eat，但結(jié)果是不一樣。這就是編譯時(shí)多態(tài)，在編譯成class文件的時(shí)候就可以確定，程序執(zhí)行的eat方法是Cat類中的成員方法，而且根據(jù)形參也可以知道是哪個(gè)eat方法，

方法簽名和返回參數(shù)相同看作同一個(gè)方法。這種形式成為方法重載(Overload)

再看下一種情況，貓類繼承了動(dòng)物類，重寫了動(dòng)物類的eat方法

ublic class Animal {

public void eat() {

System.out.println("動(dòng)物可以走路");

}

}

class Cat {

@Override

public void eat() {

System.out.println("貓會走路");

}

}

現(xiàn)在有一個(gè)feed喂養(yǎng)的方法，需要傳入一個(gè)動(dòng)物類型

public void feed(Animal animal) {

animal.eat();

}

在編譯的時(shí)候不能確定animal到底是什么類型的，可能是加菲貓可能是牧羊犬，準(zhǔn)確點(diǎn)應(yīng)該是計(jì)算機(jī)不知道animal實(shí)際是什么類型的，但程序員知道。這種就是我們最常用的多態(tài)，叫運(yùn)行時(shí)多態(tài)，由于不確定傳入的參數(shù)是什么類型的，同一個(gè)變量animal調(diào)用同一個(gè)方法eat產(chǎn)生的結(jié)果是不一樣的

多態(tài)的分類

根據(jù)上面的例子，多態(tài)可以分為

編譯時(shí)多態(tài)(靜態(tài)多態(tài))

運(yùn)行時(shí)多態(tài)(動(dòng)態(tài)多態(tài))

后面所提到的多態(tài)都是運(yùn)行時(shí)多態(tài)

運(yùn)行時(shí)多態(tài)的形式

就是上面提到過的那兩種

子類繼承父類

父類 變量名稱 = new 子類構(gòu)造器

實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)接口

接口 變量名稱 = new 實(shí)現(xiàn)類構(gòu)造器

實(shí)現(xiàn)原理

盡量用通俗的話去解釋，如果理解有誤麻煩評論區(qū)告訴我

常量值

大家肯定聽過，編譯器把源代碼編譯成class文件的時(shí)候，會把一些常量信息統(tǒng)一放在class文件的一塊區(qū)域，大家可以用字節(jié)碼分析工具隨便打開一個(gè)class文件就能看到c常量池了，這種寫在文件里面的常量信息被稱為靜態(tài)常量池，當(dāng)class文件被加載到虛擬機(jī)的時(shí)候，會在方法區(qū)開辟一段空間存放這些常量信息，這個(gè)區(qū)域就叫做運(yùn)行時(shí)常量池

常量池存了哪些信息

可以看下圖，其實(shí)很像我們的數(shù)據(jù)庫，

注意：因?yàn)?class文件還沒被加載，所以現(xiàn)在用分析工具展示的是靜態(tài)常量池，里面包含一些符號引用(就是一個(gè)名字)，加載到方法區(qū)后會替換成直接引用(內(nèi)存地址)

CONSTANT_utf8_info

基本信息都存在CONSTANT_utf8_info，里面保存了這個(gè)類里面的成員方法的名字、我們定義的字符串常量(System.out.println(...)里面的字)，引用類型類名(如Cat、Animal)，變量名(如cat)等等

Length of bytes array; 6

length of String: 6

String: Animal

CONSTANT_Class_info

保存對其他類的符號引用(Class_name)和在CONSTANT_utf8_info的引用

Class_name:cp info #25

CONSTANT_NameAndType_info

保存方法和字段的類型和名稱，還有描述符信息(入?yún)⒑头祷刂?

Name: cp info #15

Descriptor: cp info #18

Name: cp info #28

Descriptor: cp info #10

里面的V表示返回值為空

CONSTANT_Methodref_info

保存方法的方法名稱的索引和該方法所屬的類名的索引，這個(gè)相當(dāng)于中間表

Class_name: cp info #22

Name_and_type: cp info #23

CONSTANT_interfaceMethod_info

和CONSTANT_Methodref_info類似，保存了接口方法的名稱和類型的索引和接口的索引

所有的表最終信息都保存在CONSTANT_utf8_info種，看上去就像我們的數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)一樣

方法調(diào)用方式

Java的方法調(diào)用方式有兩種，靜態(tài)調(diào)用和動(dòng)態(tài)調(diào)用

靜態(tài)調(diào)用

顧名思義，就是A類調(diào)用B類的靜態(tài)成員方法，也就是說調(diào)用的時(shí)候很明確，我要調(diào)用方法區(qū)里面那個(gè)叫B類的那個(gè)靜態(tài)方法，最后會把B類的靜態(tài)方法的字節(jié)碼地址替換運(yùn)行時(shí)常量池對應(yīng)的表符號引用，替換的過程稱為靜態(tài)綁定，調(diào)用綁定后的方法稱為靜態(tài)調(diào)用

StringUtils.isBlank();

類調(diào)用(invokestatic)在編譯的時(shí)候計(jì)算機(jī)已經(jīng)很明確要調(diào)那個(gè)方法了，只要類被加載到方法區(qū)，一切都順利

注意：Java中只有被private、static、final修飾 的方法屬于靜態(tài)

動(dòng)態(tài)調(diào)用

如果要調(diào)用動(dòng)態(tài)成員變量的方法就比較麻煩了，必須先去堆中找到對應(yīng)的對象，然后根據(jù)對象的信息找到對應(yīng)的方法的字節(jié)碼地址，保存到堆中，對象中為什么會有方法的字節(jié)碼地址呢，這是動(dòng)態(tài)綁定完成的操作，具體后面再說，調(diào)用動(dòng)態(tài)綁定后的方法被稱為動(dòng)態(tài)調(diào)用

cat.eat();

實(shí)例調(diào)用(invokevirtual)就需要等到對象被創(chuàng)建的時(shí)候才能指定調(diào)用哪個(gè)方法

JVM調(diào)用方法的指令：

靜態(tài)調(diào)用：invokestatic、`invokespecial

動(dòng)態(tài)調(diào)用：invokeinterface、invokevirtual

實(shí)例化

這里需要說明的是，類如

Animal cat = new Cat();

這種形式對于cat來說他是Animal類型的，但在堆中開辟的是Cat類的對象空間，并由this指針指向Cat實(shí)例，所以cat的實(shí)際類型其實(shí)是Cat類

動(dòng)態(tài)綁定實(shí)現(xiàn)多態(tài)

子類繼承父類

方法表是在方法區(qū)中有一個(gè)集合，專門存放方法名稱和代碼指針，代碼指針指向存放方法體字節(jié)碼的內(nèi)存地址。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，如果是子類重寫了父類的方法或者實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)了接口的方法，指針是指向重寫的方法的

如下面的代碼

public class Main {

public static void main(String[] args) {

Animal cat = new Cat();

cat.run();

}

}

class Animal {

public void play() {

System.out.println("父類方法");

}

public void run() {

System.out.println("父類方法");

}

public void eat() {

System.out.println("父類方法");

}

}

class Cat extends Animal {

@Override

public void run() {

System.out.println("子類方法");

}

}

對于Animal和Cat類，方法表是這樣的

當(dāng)調(diào)用Cat的run方法的時(shí)候，字節(jié)碼為invokevirtual #15，JVM先在常量池查CONSTANT_Methodref_info -> CONSTANT_NameAndType_info -> CONSTANT_utf8_info，查出來現(xiàn)在需要調(diào)用的是Animal類中run方法，然后去Animal的方法表里面找run方法，記錄以下偏移量offset，再調(diào)用invoke this,offset，這時(shí)候的this指針正指向的是堆中的Cat對象，Cat也有一張方法表，恰好數(shù)下來offset就是子類的run方法，于是找到Cat類的run方法的字節(jié)碼地址，順利調(diào)用。所以動(dòng)態(tài)調(diào)用的核心就在于這個(gè)方法表和this指針的設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)接口

接口可以多繼承的，大家看下面的例子會發(fā)現(xiàn)用偏移量無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)用

interface A {

public void a1();

public void a2();

public void a3();

}

interface B {

public void b1();

}

class TestA implements A{

// 重寫三個(gè)方法

}

class TestAB implements A, B {

// 從寫四個(gè)方法

}

public class Main {

B testAB = new TestAB();

testAB.b1();

}

很明顯接口B的b1方法的偏移量和實(shí)現(xiàn)類TestAB不一樣，所以JVM提供了invokeinterface方法，它不再使用偏移量，而是使用搜索的方式尋找合適的方法，所以調(diào)用接口的方法會比調(diào)用子類的慢

為什么不能調(diào)用子類中非重寫的方法

因?yàn)樵诟割惖姆椒ū韷焊蜎]與那個(gè)方法，例如上面的例子，如果run是Cat獨(dú)有的方法，在父類Animal中就沒有這個(gè)方法，就不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)綁定了

那大家可以想一下強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換到底是在干嘛

寫在最后

寫這篇文章之前我是完全不知道多態(tài)是怎么實(shí)現(xiàn)的，我也是一邊查資料一邊研究，希望能幫助大家理解多態(tài)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 多态判断非空_重拾JavaSE基础——多态及其实现方式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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