java 多态的应用——多态数组和多态参数详解

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Cyan_RA9 发表于 2023/04/03 18:25:54 2023/04/03
【摘要】 java 多态的应用——多态参数和多态数组内容分享，本篇博文为java 面向对象三大特性——多态篇的补充。
  • 多态数组
    • 概述
    • 使用
    • 演示
  • 多态参数
    • 定义
    • 举栗
      • 旅行者请吃饭
      • 骑士团发工资
  • 关于接口的多态参数和多态数组
    • 接口的多态参数
    • 接口的多态数组

一、多态数组

1.概述 :

多态数组，需要满足数组类型定义为父类类型，而里面保存的实际元素类型为子类类型（可同时存放多种子类）。实际达到的效果就是父类引用指向子类对象。

2.使用 :

多态数组在使用时往往与instanceof关键字配合使用。即在遍历数组时，通过增加if条件语句进行判断，使得不同类型的子类对象元素可以分别使用它们各自的特有方法。

3.演示 :

还记得我们在多态篇开篇中举的旅行者请刻晴，钟离和甘雨吃饭的例子吗？没错😂，up雀氏有一个栗子用到死的嫌疑。但是不要紧，演示看重的是效果😎。可能有小伙伴儿们没看过多态篇，我把代码再给大家放一下，Liyue_people类，Keqing类，Zhongli类，Ganyu类代码如下 : 

package knowledge.polymorphism.application;
public class Liyue_people {
    private String name;
    private int age;
    private String gender;
    public Liyue_people() {
    }
    public Liyue_people(String name, int age, String gender) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getGender() {
        return gender;
    }
    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }
}
class Keqing extends Liyue_people {
    public Keqing(String name, int age, String gender) {
        super(name, age, gender);
    }
    //刻晴————天街巡游
    public void sky_street_cruise() {
        System.out.println("剑光如我，斩尽芜杂！");
    }
}
class Zhongli extends Liyue_people {
    public Zhongli(String name, int age, String gender) {
        super(name, age, gender);
    }
    //钟离————天星
    public void sky_stars() {
        System.out.println("天动万象！");
    }
}
class Ganyu extends Liyue_people {
    public Ganyu(String name, int age, String gender) {
        super(name, age, gender);
    }
    //甘雨————降众天华
    public void descend_to_heaven() {
        System.out.println("为了岩王帝君！");
    }
}

好滴，现在我们以Test_polyArray类为测试类，并在测试类建立一个Liyue_people类型的数组，设数组长度为3，然后为数组手动添加元素，令数组的三个元素分别指向Keqing类对象，Zhongli类对象，和Ganyu类对象。因为刻晴类，钟离类和甘雨类都没有用public修饰，所以不能跨包使用，因此up将它们的代码复制了一份到本包下。

Test_polyArray类代码如下 : 

package knowledge.polymorphism.application;
public class Test_polyArray {
    public static void main(String[] args) {
        Liyue_people[] liyue_people = new Liyue_people[3];
        liyue_people[0] = new Keqing("刻晴", 18, "女");
        liyue_people[1] = new Zhongli("摩拉克斯", 6000, "男");
        liyue_people[2] = new Ganyu("甘雨", 3000, "女");
        for (int i = 0; i < liyue_people.length; i++) {
            if (liyue_people[i] instanceof Keqing) {
                System.out.println();
                ((Keqing) liyue_people[i]).sky_street_cruise();
            } else if (liyue_people[i] instanceof Zhongli) {
                ((Zhongli) liyue_people[i]).sky_stars();
            } else if (liyue_people[i] instanceof Ganyu){
                ((Ganyu)liyue_people[i]).descend_to_heaven();
            }
        }
    }
}

运行结果 :

image.png

二、多态参数

1.定义 :

方法的形参类型定义为父类类型，当传入的实参类型为子类类型时，每传入一个子类对象，都相当于形成了一次多态（父类引用指向子类对象）。

2.举栗 :

①旅行者请吃饭 :

其实就是我们在“多态中成员方法的使用”章节中，对旅行者请吃饭方法的改进😂。大家应该已经都掌握了，不理解的可以再回去看看，这里不再赘述。

②骑士团发工资 :

再给大家举个栗子吧，加深印象。如下 :

蒙德的风花节马上就要到了，骑士团准备趁风花节到来之际给大家发放工资，让大家过一个好节。现在有三个人的工资需要发放：琴团长，可莉，和优菈。骑士团每个人的基本工资是10000摩拉，琴团长作为代理团长，日理万机，功勋卓著，理应多发放100000摩拉；而可莉因为频繁炸🐟，被关了三次禁闭，因此要扣除5000摩拉；优菈则因为劳伦斯贵族的身份而被骑士团的财务部针对，记账时故意抹去了一个0，因此优菈仅仅能拿到1000摩拉。请使用java进行描述：

思路 :

①琴团长，可莉，和优菈都是西风骑士团的人，因此，可以定义一个Knights类（骑士团类）作为父类。再分别定义Qin类，Keli类，和Youla类去继承Knights类。

②骑士团每个人的基本工资是10000，因此可在父类定义成员变量base_salary来表示基本工资。

③这三个人都需要领工资，因此可在父类定义成员方法getSalary() 来表示领工资。

④由于这三个人除了基本工资外，各人实际领到的工资都会有一些变化，因此需要在每个子类中重写getSalary() 方法，并返回各自应得的薪水。此外，也可以在子类中重写toString() 方法，已打印出领工资对象的基本信息。

⑤需要一个机构来发工资啊，不然工资都自己去领，那不乱套了？我们可以定义一个Knights_finance（骑士团财务部）来执行发工资的职责——即在Knights_finance类中定义一个pay_off() 方法。该方法需要传入一个要领工资的对象，这里就要用到多态参数了，将形参类型定义为Knights类型，不管传入哪个子类，都可以形成多态，并且每传入一次都会形成一次多态。并且，在方法体中利用instanceof关键字判断出是谁来领工资了，调用子类对象重写后的getSalary() 方法，即可返回他应得的工资。那么不管是琴团长，可莉，还是优菈，只要是骑士团的人来领工资，都可以通过这个方法实现，这样就达到了一个方法实现多个需求的效果，与我们上一个栗子中的旅行者类的请客吃饭方法原理一致。

⑥最后就是定义一个测试类了，up这里定义了一个Get_paid类。在测试类中创建骑士团财务部对象，然后调用pay_off() 方法即可。

关系图 :

image.png

代码 :

老规矩，为了形式简洁，up将Qin类，Keli类和Youla类都写在了Knights类的源文件中，Knights类，Qin类，Keli类，Youla类代码如下 : 

package knowledge.polymorphism.application.poly_parameter;
public class Knights {                  /** 父类 : Knights类（以JavaBean标准来写） */
//成员变量
    private String name;
    private double base_salary  = 10000;         //注意 : 工资以摩拉为单位
//构造器
    public Knights() {
    }
    public Knights(String name, double base_salary) {
        this.name = name;
        this.base_salary = base_salary;
    }
//getter，setter方法
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public double getBase_salary() {
        return base_salary;
    }
    public void setBase_salary(double base_salary) {
        this.base_salary = base_salary;
    }
//定义骑士团公有的领工资方法
    public double getSalary() {
        return base_salary;
    }
}
class Qin extends Knights {             /** 子类 : 琴类 */
    public Qin(String name, double base_salary) {
        super(name, base_salary);
    }
//重写父类getSalary() 方法，返回琴团长应得的工资。
    public double getSalary() {
        return super.getSalary() + 100000;
    }
//重写toString() 方法，打印琴团长的基本信息
    public String toString() {
        return "Qin{" + "name='" + getName() + "\'" +
                "，base_salary=" + getBase_salary() +
                "}";
    }
}
class Keli extends Knights {            /** 子类 : 可莉类 */
    public Keli(String name, double base_salary) {
        super(name, base_salary);
    }
//重写父类getSalary() 方法，返回可莉应得的工资。
    public double getSalary() {
        return super.getSalary() - 5000;
    }
//重写toString() 方法，打印可莉的基本信息
    public String toString() {
        return "Keli{" + "name='" + getName() + "\'" +
                "，base_salary=" + getBase_salary() +
                "}";
    }
}
class Youla extends Knights {           /** 子类 : 优菈类 */
    public Youla(String name, double base_salary) {
        super(name, base_salary);
    }
//重写父类getSalary() 方法，返回优菈应得的工资。
    public double getSalary() {
        return super.getSalary() / 10;
    }
//重写toString() 方法，打印优菈的基本信息
    public String toString() {
        return "Youla{" + "name='" + getName() + "\'" +
                "，base_salary=" + getBase_salary() +
                "}";
    }
}

Knights_finance类代码如下 : 

package knowledge.polymorphism.application.poly_parameter;
public class Knights_finance {
    public void pay_off(Knights knight) {       //利用多态参数，不管多少人领工资，都只需要一个方法
        if (knight instanceof Qin) {
            System.out.println("琴团长如理万机，功勋显著，因此补发1w摩拉的津贴。");
            System.out.println("琴团长能领到的工资为: " + knight.getSalary());
        } else if (knight instanceof Keli) {
            System.out.println("可莉频繁炸🐟，关禁闭三次，因此扣除5000摩拉！");
            System.out.println("可莉能领到的工资为: " + knight.getSalary());
        } else if (knight instanceof Youla) {
            System.out.println("优菈的工资清单被骑士团\"不小心\"弄错啦，因此工资被抹了一个0。");
            System.out.println("优菈能领到的工资为: " + knight.getSalary());
        }
    }
}

Get_paid类代码如下 : 

package knowledge.polymorphism.application.poly_parameter;
public class Get_paid {
    public static void main(String[] args) {
    //创建领工资对象
        //创建琴类对象
        Qin qin = new Qin("琴", 10000);
        //创建可莉对象
        Keli keli = new Keli("可莉", 10000);
        //创建优菈对象
        Youla youla = new Youla("优菈", 10000);
    //创建发工资对象
        //创建骑士团财务部对象
        Knights_finance knights_finance = new Knights_finance();
        System.out.println("谁来领工资了？" + qin);
        knights_finance.pay_off(qin);
        System.out.println("----------------------------------");
        System.out.println("谁来领工资了？" + keli);
        knights_finance.pay_off(keli);
        System.out.println("----------------------------------");
        System.out.println("谁来领工资了？" + youla);
        knights_finance.pay_off(youla);
    }
}

运行结果 :

image.png

三、关于接口的多态(没学接口不要看）

1.接口的多态参数 :

对照上文中多态参数的定义，我们可以将方法的形参设置为接口类型，每次传入一个实现类对象都相当于一次接口多态（接口引用指向实现类对象）。

现在我们要求定义一个Usb接口，在接口中定义抽象方法connect()，然后分别定义Ipad类，Phone类，Mouse类，Keyboard类去实现Usb接口中的connect() 方法。最后以ConnectUsb类为测试类。在测试类中，我们定义一个静态方法，然后将形参类型设置为接口类型，在方法体中通过接口引用调用connect() 方法。代码如下 : 

package knowledge.port.application.port_parameter;
public interface Usb {
    void connect();
}
class Ipad implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("平板已连接usb接口");
    }
}
class Phone implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("手机已连接usb接口");
    }
}
class Mouse implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("鼠标已连接usb接口");
    }
}
class KeyBoard implements Usb{
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("键盘已连接usb接口");
    }
}
class ConnectUsb {
    public static void main(String[] args) {
        //创建平板类对象
        Ipad ipad = new Ipad();
        //创建手机类对象
        Phone phone = new Phone();
        //创建鼠标类对象
        Mouse mouse = new Mouse();
        //创建键盘类对象
        KeyBoard keyBoard = new KeyBoard();
        //调用多态参数的静态方法
        invoke_port(ipad);
        System.out.println("----------");
        invoke_port(phone);
        System.out.println("----------");
        invoke_port(mouse);
        System.out.println("----------");
        invoke_port(keyBoard);
    }
    public static void invoke_port(Usb usb) {
        usb.connect();
    }
}

运行结果 :

image.png

2.接口的多态数组 :

以多态参数的代码为基础，Usb接口，以及各个实现类代码均不变。不一样的是，我们在测试类中创建一个接口类型的数组，然后手动为每个元素（即接口类引用）分配不同的对象。接着利用for循环遍历数组，遍历过程中增加instanceof关键字和if结合的判断语句，如果满足条件就向下转型，调用对应实现类的方法。其实就和普通的多态数组一回事儿！原理一致。

测试类ConnectUsb代码如下 :

package knowledge.port.application.port_parameter;
import java.util.Map;
public interface Usb {
    void connect();
}
class Ipad implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("平板已连接usb接口");
    }
}
class Phone implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("手机已连接usb接口");
    }
}
class Mouse implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("鼠标已连接usb接口");
    }
}
class KeyBoard implements Usb{
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("键盘已连接usb接口");
    }
}
class ConnectUsb {
    public static void main(String[] args) {
        //创建接口类型的数组
        Usb[] usbs = new Usb[4];
        //手动赋值
        usbs[0] = new Ipad();
        usbs[1] = new Phone();
        usbs[2] = new Mouse();
        usbs[3] = new KeyBoard();
        for (int i = 0; i < usbs.length; i++) {
            if (usbs[i] instanceof Ipad) {
                usbs[i].connect();
            } else if (usbs[i] instanceof Phone) {
                usbs[i].connect();
            } else if (usbs[i] instanceof Mouse) {
                usbs[i].connect();
            } else {
                usbs[i].connect();
            }
        }
        /*
            实际上，此处我们不需要使用instanceof关键字的if语句，
            因为我们不使用实现类的特有方法，依靠动态绑定机制就可以解决了。
         */
        System.out.println("-------------------------------------");
        for (int i = 0; i < usbs.length; i++) {
            usbs[i].connect();
            System.out.println("===========");
        }
    }
}

运行结果 :

image.png

🆗，到这里多态的应用就暂时结束了。其实代码本身没什么难度，重点是要掌握多态参数和多态数组的使用。感谢阅读！

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