能够说出使用多态的前提条件 理解多态的向上转型 理解多态的向下转型 能够完成笔记本电脑案例（方法参数为接口）

1 概述

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

定义

多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

前提【重点】

继承或者实现【二选一】方法的重写【意义体现：不重写，无意义】父类引用指向子类对象【格式体现】

2 多态的体现

多态体现的格式：

父类类型 变量名 = new 子类对象； 变量名.方法名();

父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。

代码如下：

Fu f = new Zi(); f.method();

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，执行的是子类重写后方法。

代码如下：

定义父类：

public abstract class Animal { public abstract void eat(); }

定义子类：

class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } }

定义测试类：

public class Test { public static void main(String[] args) { // 多态形式，创建对象 Animal a1 = new Cat(); // 调用的是 Cat 的 eat a1.eat(); // 多态形式，创建对象 Animal a2 = new Dog(); // 调用的是 Dog 的 eat a2.eat(); } }

3 多态的好处

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展性与便利。代码如下：

定义父类：

public abstract class Animal { public abstract void eat(); }

定义子类：

class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } }

定义测试类：

public class Test { public static void main(String[] args) { // 多态形式，创建对象 Cat c = new Cat(); Dog d = new Dog(); // 调用showCatEat showCatEat(c); // 调用showDogEat showDogEat(d); /* 以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代 而执行效果一致 */ showAnimalEat(c); showAnimalEat(d); } public static void showCatEat (Cat c){ c.eat(); } public static void showDogEat (Dog d){ d.eat(); } public static void showAnimalEat (Animal a){ a.eat(); } }

由于多态特性的支持，showAnimalEat 方法的 Animal 类型，是 Cat 和 Dog 的父类类型，父类类型接收子类对象，当然可以把 Cat 对象和 Dog 对象，传递给方法。

当 eat 方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与 showCatEat、showDogEat 方法一致，所以 showAnimalEat 完全可以替代以上两方法。

不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写 showXxxEat 方法了，直接使用 showAnimalEat 都可以完成。

所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

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4 引用类型转换

多态的转型分为 向上转型 与 向下转型 两种：

4.1 向上转型

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。

当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。

使用格式：

父类类型 变量名 = new 子类类型(); 如：Animal a = new Cat();

4.2 向下转型

向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。

一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。

使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名; 如:Cat c =(Cat) a;

4.3 为什么要转型

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

转型演示，代码如下：

定义类：

abstract class Animal { abstract void eat(); } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } public void catchMouse() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } public void watchHouse() { System.out.println("看家"); } }

定义测试类：

public class Test { public static void main(String[] args) { // 向上转型 Animal a = new Cat(); a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat // 向下转型 Cat c = (Cat)a; c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse } }

4.4 转型的异常

转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test { public static void main(String[] args) { // 向上转型 Animal a = new Cat(); a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat // 向下转型 Dog d = (Dog)a; d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】 } }

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为，明明创建了 Cat 类型对象，运行时，当然不能转换成 Dog 对象的。这两个类型并没有任何继承关系，不符合类型转换的定义。

为了避免 ClassCastException 的发生，Java 提供了 instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验，格式如下：

变量名 instanceof 数据类型 如果变量属于该数据类型，返回true。 如果变量不属于该数据类型，返回false。

所以，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test { public static void main(String[] args) { // 向上转型 Animal a = new Cat(); a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat // 向下转型 if (a instanceof Cat){ Cat c = (Cat)a; c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse } else if (a instanceof Dog){ Dog d = (Dog)a; d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse } } }

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5 接口多态的综合案例

笔记本电脑

笔记本电脑（laptop）通常具备使用 USB 设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入 USB 设备的 USB 接口，但具体是什么 USB 设备，笔记本厂商并不关心，只要符合 USB 规格的设备都可以。

定义 USB 接口，具备最基本的开启功能和关闭功能。鼠标和键盘要想能在电脑上使用，那么鼠标和键盘也必须遵守 USB 规范，实现 USB 接口，否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。

案例分析

进行描述笔记本类，实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘USB接口，包含开启功能、关闭功能笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法

案例实现

定义 USB 接口：

interface USB { void open();// 开启功能 void close();// 关闭功能 }

定义鼠标类：

class Mouse implements USB { public void open() { System.out.println("鼠标开启，红灯闪一闪"); } public void close() { System.out.println("鼠标关闭，红灯熄灭"); } public void click(){ System.out.println("鼠标单击"); } }

定义键盘类：

class KeyBoard implements USB { public void open() { System.out.println("键盘开启，绿灯闪一闪"); } public void close() { System.out.println("键盘关闭，绿灯熄灭"); } public void type(){ System.out.println("键盘打字"); } }

定义笔记本类：

class Laptop { // 笔记本开启运行功能 public void run() { System.out.println("笔记本运行"); } // 笔记本使用usb设备，这时当笔记本对象调用这个功能时，必须给其传递一个符合USB规则的USB设备 public void useUSB(USB usb) { // 判断是否有USB设备 if (usb != null) { usb.open(); // 类型转换,调用特有方法 if(usb instanceof Mouse){ Mouse m = （Mouse）usb； m.click(); }else if (usb instanceof KeyBoard){ KeyBoard kb = (KeyBoard)usb; kb.type(); } usb.close(); } } public void shutDown() { System.out.println("笔记本关闭"); } }

测试类，代码如下：

public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建笔记本实体对象 Laptop lt = new Laptop(); // 笔记本开启 lt.run(); // 创建鼠标实体对象 Usb u = new Mouse(); // 笔记本使用鼠标 lt.useUSB(u); // 创建键盘实体对象 KeyBoard kb = new KeyBoard(); // 笔记本使用键盘 lt.useUSB(kb); // 笔记本关闭 lt.shutDown(); } }