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Java学习笔记：多态

news 2026/5/26 14:57:11

对多态的理解
多态字面意思是“多种形态”。同一个方法调用，实际执行的效果不一样。
父类类型的变量，指向子类对象，调用方法时执行子类的重写版本。

多态需要三个条件：

继承关系

方法重写

父类引用指向子类对象

多态的两种形式

向上转型（自动）
父类引用指向子类对象。这样写是自动的，不需要强制转换。

java
Animal animal = new Dog();
这时候animal只能调用父类中有的方法，不能调用子类特有的方法。但调用被重写的方法时，执行的是子类的版本。

向下转型（强制）
把父类引用转回子类类型。需要强制转换，而且有风险。

java
Dog dog = (Dog) animal;
向下转型前最好用instanceof判断一下，不然转错类型会报ClassCastException。

代码示例
java
public class Animal {
protected String name;

public Animal(String name) {
this.name = name;
}

public void makeSound() {
System.out.println("动物发出声音");
}

public void eat() {
System.out.println(name + "在吃东西");
}

public void sleep() {
System.out.println(name + "在睡觉");
}
}

public class Dog extends Animal {
private String breed;

public Dog(String name, String breed) {
super(name);
this.breed = breed;
}

@Override
public void makeSound() {
System.out.println(name + "汪汪叫");
}

@Override
public void eat() {
System.out.println(name + "在吃狗粮");
}

public void wagTail() {
System.out.println(name + "摇尾巴");
}

public void fetch() {
System.out.println(name + "叼回了飞盘");
}
}

public class Cat extends Animal {
private String color;

public Cat(String name, String color) {
super(name);
this.color = color;
}

@Override
public void makeSound() {
System.out.println(name + "喵喵叫");
}

@Override
public void eat() {
System.out.println(name + "在吃鱼");
}

@Override
public void sleep() {
System.out.println(name + "缩成一团睡觉");
}

public void climb() {
System.out.println(name + "爬上了树");
}
}

public class Bird extends Animal {
private double wingSpan;

public Bird(String name, double wingSpan) {
super(name);
this.wingSpan = wingSpan;
}

@Override
public void makeSound() {
System.out.println(name + "叽叽喳喳");
}

@Override
public void eat() {
System.out.println(name + "在吃虫子");
}

public void fly() {
System.out.println(name + "飞起来了");
}
}

public class TestPolymorphism {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("=== 基本多态演示 ===\n");

Animal a1 = new Dog("旺财", "金毛");
Animal a2 = new Cat("咪咪", "白色");
Animal a3 = new Bird("小飞", 0.5);

a1.makeSound();
a2.makeSound();
a3.makeSound();

a1.eat();
a2.eat();
a3.eat();

System.out.println("\n=== 同一个数组统一处理 ===\n");

Animal[] animals = new Animal[4];
animals[0] = new Dog("小黑", "德牧");
animals[1] = new Cat("花花", "橘色");
animals[2] = new Bird("啾啾", 0.3);
animals[3] = new Dog("大黄", "中华田园犬");

for (Animal animal : animals) {
animal.makeSound();
animal.eat();
animal.sleep();
System.out.println("---");
}

System.out.println("\n=== 向下转型和instanceof ===\n");

Animal unknown = new Dog("来福", "拉布拉多");

if (unknown instanceof Dog) {
Dog d = (Dog) unknown;
d.wagTail();
d.fetch();
}

if (unknown instanceof Cat) {
Cat c = (Cat) unknown;
c.climb();
} else {
System.out.println("来福不是猫，不能调用爬树方法");
}

System.out.println("\n=== 遍历时调用子类特有方法 ===\n");

for (Animal animal : animals) {
if (animal instanceof Dog) {
Dog d = (Dog) animal;
d.wagTail();
} else if (animal instanceof Cat) {
Cat c = (Cat) animal;
c.climb();
} else if (animal instanceof Bird) {
Bird b = (Bird) animal;
b.fly();
}
}

System.out.println("\n=== 多态参数 ===\n");

feedAnimal(a1);
feedAnimal(a2);
feedAnimal(a3);

System.out.println("\n=== 多态返回值 ===\n");

Animal created = createAnimal(1);
created.makeSound();

Animal created2 = createAnimal(2);
created2.makeSound();
}

public static void feedAnimal(Animal animal) {
System.out.print("喂食：");
animal.eat();
}

public static Animal createAnimal(int type) {
if (type == 1) {
return new Dog("新来的狗", "柯基");
} else if (type == 2) {
return new Cat("新来的猫", "黑");
} else {
return new Bird("新来的鸟", 0.4);
}
}
}
今天踩的坑
我写的错误为什么错应该怎么写
用父类引用调用子类特有方法编译时不通过先向下转型再调用
向下转型不检查instanceof 转错类型会崩溃转型前用instanceof判断
以为多态对属性也生效属性没有多态，看声明类型方法才有多态，属性用getter
把子类对象赋值给父类后忘了本来是什么类型转型错误记录类型或用instanceof
在循环里频繁instanceof 代码丑效率低考虑把方法提取到父类

多态的优缺点
优点：

代码更通用，可以用父类类型写一次逻辑处理所有子类

降低耦合，调用方只依赖父类不依赖具体子类

符合开闭原则，新增子类不需要改现有代码

让代码更简洁，不用写一堆if-else判断类型

缺点：

不能直接调用子类特有的方法

代码阅读起来需要看具体实现才知道执行哪个版本

向下转型有风险

性能上比直接调用稍微慢一点（要动态绑定）

多态中的注意事项
属性没有多态：用父类引用访问属性，拿到的是父类的属性值，不是子类的

静态方法没有多态：静态方法属于类，调用时看引用类型不看对象类型