多态动手动脑

Posted 2020-08-20 凯鲁嘎吉

多态动手动脑

一、怎样判断对象是否可以转换？可以使用instanceof运算符判断一个对象是否可以转换为指定的类型，参看实例: TestInstanceof.java

public class TestInstanceof
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //声明hello时使用Object类，则hello的编译类型是Object，Object是所有类的父类
        //但hello变量的实际类型是String
        Object hello = "Hello";
        //String是Object类的子类，所以返回true。
        System.out.println("字符串是否是Object类的实例：" + (hello instanceof Object));
        //返回true。
        System.out.println("字符串是否是String类的实例：" + (hello instanceof String));
        //返回false。
        System.out.println("字符串是否是Math类的实例：" + (hello instanceof Math));
        //String实现了Comparable接口，所以返回true。
        System.out.println("字符串是否是Comparable接口的实例：" + (hello instanceof Comparable));
        String a = "Hello";
        //String类既不是Math类，也不是Math类的父类，所以下面代码编译无法通过
        //System.out.println("字符串是否是Math类的实例：" + (a instanceof Math));
    }
}

二、下列语句哪一个将引起编译错误?为什么?哪一个会引起运行时错误?为什么?

m=d;

d=m;

d=(Dog)m;

d=c;

c=(Cat)m;

先进行自我判断，得出结论后，运行TestCast.java实例代码，看看你的判断是否正确

class Mammal{}
class Dog extends Mammal {}
class Cat extends Mammal{}

public class TestCast
{
    public static void main(String args[])
    {
        Mammal m;
        Dog d=new Dog();
        Cat c=new Cat();
        m=d;
        //d=m;
        d=(Dog)m;
        //d=c;
        //c=(Cat)m;

    }
}

d=m;

d=c;

c=(Cat)m;

这三句话有错。

三、请看以下“变态”的类（参看示例ParentChildTest.java），运行以下测试代码，并回答如下问题

1.程序运行结果是什么？

2.你如何解释会得到这样的输出？

3.计算机是不会出错的，之所以得到这样的运行结果也是有原因的，那么从这些运行结果中，你能总结出Java的哪些语法特性？

public class ParentChildTest {
    public static void main(String[] args) {
        Parent parent=new Parent();
        parent.printValue();
        Child child=new Child();
        child.printValue();
        
        parent=child;
        parent.printValue();
        
        parent.myValue++;
        parent.printValue();
        
        ((Child)parent).myValue++;
        parent.printValue();
        
    }
}

class Parent{
    public int myValue=100;
    public void printValue() {
        System.out.println("Parent.printValue(),myValue="+myValue);
    }
}
class Child extends Parent{
    public int myValue=200;
    public void printValue() {
        System.out.println("Child.printValue(),myValue="+myValue);
    }
}

1、结果

2、Java语法特性

    （1）当子类与父类拥有一样的方法，并且让一个父类变量引用一个子类对象时，到底调用哪个方法，由对象自己的“真实”类型所决定，这就是说：对象是子类型的，它就调用子类型的方法，是父类型的，它就调用父类型的方法。

这个特性实际上就是面向对象“多态”特性的具体表现。

    （2）如果子类与父类有相同的字段,则子类中的字段会代替或隐藏父类的字段，子类方法中访问的是子类中的字段（而不是父类中的字段）。如果子类方法确实想访问父类中被隐藏的同名字段，可以用super关键字来访问它。如果子类被当作父类使用,则通过子类访问的字段是父类的!

四、请使用javap查看编译器为TestPolymorphism.java生成的字节码指令，然后通过互联网搜索资料，尝试从底层开始理解Java编译器是如何为多态代码生成字节码指令，在程序运行过程中，多态特性又是如何实现的。

class Parent1        
{
    public int value=100;    
    public void Introduce()
    {
            System.out.println("I\'m father");
        }
}
class Son extends Parent1
{
    public int value=101;
         public void Introduce()
    {
            System.out.println("I\'m son");    
}
}
class Daughter extends Parent1
{
    public int value=102;
    public void Introduce()
    {
            System.out.println("I\'m daughter");    
}
}
public class TestPolymorphism
{
    public static void main(String args[])
    {
        Parent1 p=new Parent1();
        p.Introduce();//子类的方法
        System.out.println(p.value);//父类的变量对象
        p=new Son();
        p.Introduce();
        System.out.println(p.value);
        p=new Daughter();
        p.Introduce();
        System.out.println(p.value);
    }
}

结果：

五、在实例中理解多态的含义与用途

1、三种动物对应三个类，每个类定义一个eat()方法，表示吃饲养员给它们的食物，再设计一个Feeder类代表饲养员，其name字段保存饲养员名字，三个方法分别代表喂养三种不同的动物，其参数分别引用三种动物对象。

package Zoo1;
public class Zoo 
{
    public static void main(String args[])
    {
        Feeder f = new Feeder("小李");
        // 饲养员小李喂养一只狮子
        f.feedLion(new Lion());
        // 饲养员小李喂养十只猴子
        for (int i = 0; i < 10; i++)
         {
            f.feedMonkey(new Monkey());
        }        
        // 饲养员小李喂养5只鸽子
        for (int i = 0; i < 5; i++)
         {
            f.feedPigeon(new Pigeon());
        }    
    }
}
class Feeder 
{
    public String name;
    public Feeder(String name)
    {
        this.name = name;
    }    
    public void feedLion(Lion l)
    {
        l.eat();
    }    
    public void feedPigeon(Pigeon p)
    {
        p.eat();
    }    
    public void feedMonkey(Monkey m)
    {
        m.eat();
    }
}
class Lion
{
    public void eat() 
    {
        System.out.println("我不吃肉谁敢吃肉！");
    }
}
class Monkey 
{
    public void eat() 
    {
        System.out.println("我什么都吃，尤其喜欢香蕉。");
    }
}
class Pigeon 
{
    public void eat() 
    {
        System.out.println("我要减肥，所以每天只吃一点大米。");
    }
}

2、第一次程序重构：引入继承，简化Feeder类

package Zoo2;
public class Zoo 
{   
    public static void main(String args[])
    {
            Feeder f = new Feeder("小李");
            //饲养员小李喂养一只狮子
            f.feedAnimal(new Lion());
            //饲养员小李喂养十只猴子
            for (int i = 0; i < 10; i++) 
        {
                f.feedAnimal(new Monkey());    
        }
            //饲养员小李喂养5只鸽子
            for (int i = 0; i < 5; i++) 
        {
                f.feedAnimal(new Pigeon());
            }
    }
}
class Feeder 
{
    public String name;
    Feeder(String name) 
    {
        this.name = name;
    }    
    public void feedAnimal(Animal an) 
   {
        an.eat();
    }
}
abstract class Animal 
{
    public abstract void eat();
}
class Lion extends Animal 
{
    public void eat() 
   {
        System.out.println("我不吃肉谁敢吃肉！");
    }
}
class Monkey extends Animal 
{
    public void eat() 
    {
        System.out.println("我什么都吃，尤其喜欢香蕉。");
    }
}
class Pigeon extends Animal 
{    
   public void eat() 
    {
       System.out.println("我要减肥，所以每天只吃一点大米。");
    }
}

3、第二次程序重构，修改feedAnimals方法，让它接收一个Animal数组……

package Zoo3;
public class Zoo {
    public static void main(String args[]) {
        Feeder f = new Feeder("小李");
        Animal[] ans = new Animal[16];
        //饲养员小李喂养一只狮子
        ans[0] = new Lion();
        //饲养员小李喂养十只猴子
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ans[1 + i] = new Monkey();
        }
        //饲养员小李喂养5只鸽子
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            ans[11 + i] = new Pigeon();
        }
        f.feedAnimals(ans);
    }
}
class Feeder {
    public String name;
    Feeder(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void feedAnimals(Animal[] ans) {
        for (Animal an : ans) {
            an.eat();
        }
    }
}
abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}
class Lion extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("我不吃肉谁敢吃肉！");
    }
}
class Monkey extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("我什么都吃，尤其喜欢香蕉。");
    }
}
class Pigeon extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("我要减肥，所以每天只吃一点大米。");
    }
}

4、第三次重构，修改feedAnimals方法，让其接收一个元素数目可变的对象容器。

package Zoo4;
import java.util.Vector;
public class Zoo {
    public static void main(String args[]) {
        Feeder f = new Feeder("小李");
        Vector<Animal> ans = new Vector<Animal>();
        //饲养员小李喂养一只狮子
        ans.add(new Lion());
        //饲养员小李喂养十只猴子
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ans.add(new Monkey());
        }
        //饲养员小李喂养5只鸽子
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            ans.add(new Pigeon());
        }
        f.feedAnimals(ans);
    }
}
class Feeder {
    public String name;
    Feeder(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void feedAnimals(Vector<Animal> ans) {
        for (Animal an : ans) {
            an.eat();
        }
    }
}
abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}
class Lion extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("我不吃肉谁敢吃肉！");
    }
}
class Monkey extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("我什么都吃，尤其喜欢香蕉。");
    }
}
class Pigeon extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("我要减肥，所以每天只吃一点大米。");
    }
}

5、从这个示例中可以看到，通过在编程中应用多态，可以使我们的代码具有更强的适用性。当需求变化时，多态特性可以帮助我们将需要改动的地方减少到最低限度。

多态编程有两种主要形式：

（1）继承多态：示例程序使用的方法

（2）接口多态：使用接口代替抽象基类。

使用多态最大的好处是：

当你要修改程序并扩充系统时，你需要修改的地方较少，对其它部分代码的影响较小！千万不要小看这两个“较”字！程序规模越大，其优势就越突出。

六、用多态的方法模拟ATM操作流程

//王荣荣 2016/11/18
import java.util.Scanner;
class PersonalAccount{
    private String passWord="123456";//密码
    private String number;//银行卡号
    private int money=0;
    public int getMoney(){
        return money;
        }//余额
    public void setPw(String s){
        passWord=s;
        }//设置密码
    public void addMoney(int x){
        money+=x;
        }//加钱
    public void minusMoney(int x){
        money-=x;
        }//减钱
    public boolean whetherPwTrue(String s){//密码是否正确
        if(s.equals(passWord))
            return true;
        else return false;
    }
    }
    abstract class PATM{
    abstract boolean withdraw(int x);//取款
    abstract void save(int x);//存款
    abstract boolean transfer(String s,int x);//转账
    abstract boolean ifPass(String s);//判断输入的密码是否正确
    abstract int getRest();//查询余额
    abstract void setPassword(String s);//设置密码
    }
    class ATM extends PATM{
    private String numbers[]={"123451","123452",
            "123453","123454","123455"};//数据库中已有的账户卡号
    private PersonalAccount account=new PersonalAccount();
    public boolean withdraw(int x) {
        if(x>account.getMoney())
            return false;
        else{
            account.minusMoney(x);
            return true;
        }
    }
    public void save(int x) {
        account.addMoney(x);
    }
    public boolean transfer(String s, int x) {
        //转账
        //先判断转到账户号是否存在
        //再判断余额是否足够
        boolean flag=false;
        for(int i=0;i<numbers.length;i++)
            if(s.equals(numbers[i])) flag=true;
        if(x>account.getMoney()) flag=false;
        if(x<=account.getMoney()&&flag) account.minusMoney(x);;
        return flag;
    }
    public boolean ifPass(String s) {
        return account.whetherPwTrue(s);
    }
    public int getRest() {
        return account.getMoney();
    }
    public void setPassword(String s) {
        account.setPw(s);        
    }
    }
public class Atm1 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in=new Scanner(System.in);
        ATM atm=new ATM();
        int choose=0,num=0;
        String pw="";
        next:while(true){
            System.out.println("是否进入账户（0否1是）：");
            int kk=in.nextInt();
            if(kk==0) break;
            else if(kk!=1){
                System.out.println("输入错误！");
                continue;
            }
            System.out.println("输入账户密码：");
            pw=in.next();
            if(atm.ifPass(pw)){
                while(true){
                    showFace();
                    choose=in.nextInt();
                    switch(choose){
                    case 1:
                        System.out.println("输入存款金额：");
                        num=in.nextInt();
                        atm.save(num);
                        System.out.println("存款成功！");
                        System.out.println("当前余额："+atm.getRest()+"元");
                        break;
                    case 2:
                        System.out.println("请选择：");
                        int a[]={100,500,1000,1500,2000,5000};
                        for(int i=0;i<a.length;i++)
                            System.out.println((i+1)+"."+a[i]+"元");
                        System.out.println("7.其他");
                        int ch=in.nextInt();
                        if(ch>=1&&ch<=6){
                            if(atm.withdraw(a[ch-1]))
                                System.out.println("取款成功！");
                            else
                                System.out.println("余额不足！");
                        }
                        else if(ch==7){
                            System.out.println("请输入取款金额：");
                            num=in.nextInt();
                            if(atm.withdraw(num))
                                System.out.println("取款成功！");
                            else 
                                System.out.println("余额不足！");
                        }
                        else 
                            System.out.println("输入有误！");
                        System.out.println("当前余额："+atm.getRest()+"元");
                        break;
                    case 3:
                        System.out.println("账户号：");
                        String s=in.next();
                        System.out.println("转账金额：");
                        int i=in.nextInt();
                        if(atm.transfer(s, i))
                            System.out.println("转账成功！");
                        else
                            System.out.println("转账失败！");
                        System.out.println("当前余额："+atm.getRest()+"元");
                        break;
                    case 4:
                        System.out.println("输入六位数密码：");
                        String p=in.next();
                        atm.setPassword(p);
                        break;
                    case 5:
                        System.out.println("当前余额："+atm.getRest()+"元");
                        break;
                    default:
                        continue next;
                    }
                }
            }
            else
                System.out.println("密码错误！");
        }
    }
  //显示菜单方法
    public static void showFace(){
        System.out.println("1.存款");
        System.out.println("2.取款");
        System.out.println("3.转账汇款");
        System.out.println("4.修改密码");
        System.out.println("5.查询余额");
        System.out.println("6.退卡");
        System.out.println("请选择：");
    }
    }

结果：