java中的多态性允许我们使用父类引用指向子类对象，但其行为由实际对象类型和方法重写决定。本文将详细探讨引用类型与实际对象类型的区别、编译时检查与运行时行为的机制，以及方法重写在多态中的核心作用，并通过代码示例加深理解。
在Java面向对象编程中，多态性是一个核心概念，它允许程序在运行时根据对象的实际类型来调用相应的方法。理解引用类型、实际对象类型以及方法重写之间的关系，对于编写健壮和灵活的Java代码至关重要。
1. 引用类型与实际对象类型
当我们在Java中创建一个对象并将其赋值给一个引用变量时，会涉及到两个重要的概念：引用类型（Reference Type） 和 实际对象类型（Actual Object Type）。
- 引用类型：指的是声明变量时所使用的类型。它决定了通过该引用变量可以访问哪些方法和字段。在编译时，Java编译器会根据引用类型来检查方法调用的合法性。
- 实际对象类型：指的是通过 new 关键字创建的对象的真实类型。这个类型决定了对象在内存中的实际结构以及在运行时调用方法时，具体执行哪个实现。
考虑以下代码示例：
public class Bicycle {
public int cadence;
public int gear;
public int speed;
public Bicycle(int startCadence, int startSpeed, int startGear) {
gear = startGear;
cadence = startCadence;
speed = startSpeed;
}
public void printDescription(){
System.out.println("\nBike is " + "in gear " + this.gear
+ " with a cadence of " + this.cadence +
" and travelling at a speed of " + this.speed + ". ");
}
}
public class MountainBike extends Bicycle {
private String suspension;
public MountainBike(
int startCadence,
int startSpeed,
int startGear,
String suspensionType){
super(startCadence,
startSpeed,
startGear);
this.setSuspension(suspensionType);
}
public void setSuspension(String suspensionType) {
this.suspension = suspensionType;
}
// 方法重写
@Override
public void printDescription() {
super.printDescription();
System.out.println("The " + "MountainBike has a " +
getSuspension() + " suspension.");
}
public String getSuspension() {
return suspension;
}
}
public class Main {
public static void main(String args[]){
Object obj = new MountainBike(1,2,3,"soft");
System.out.println(obj.getClass()); // 输出实际对象类型
System.out.println(obj.getClass().getSimpleName());
}
}在 Main 类中，Object obj = new MountainBike(1,2,3,"soft"); 这行代码创建了一个 MountainBike 类型的对象，并将其赋值给一个 Object 类型的引用变量 obj。
立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；
- 在这里，obj 的引用类型是 Object。
- 而 obj 所指向的实际对象类型是 MountainBike。
当我们调用 obj.getClass() 时，它返回的是对象的实际运行时类，即 class MountainBike，这证实了 obj 实际上是一个 MountainBike 的实例。
2. 编译时检查与运行时行为
Java编译器在编译阶段会根据引用类型进行方法调用检查。如果引用类型中没有声明某个方法，即使实际对象类型中存在该方法，编译器也会报错。
public class Main {
public static void main(String args[]){
Object obj = new MountainBike(1,2,3,"soft");
// obj.printDescription(); // 编译错误：Cannot resolve method 'printDescription' in 'Object'
// 因为Object类中没有printDescription方法
}
}尽管 obj 实际指向的是一个 MountainBike 对象，而 MountainBike 类中确实有 printDescription() 方法，但由于 obj 的引用类型是 Object，Object 类本身并没有 printDescription() 方法，因此编译器会报告错误。这是Java类型安全机制的一部分，确保在编译时就能发现潜在的错误。
为了调用 MountainBike 或 Bicycle 类特有的方法，我们需要进行向下转型（Downcasting），将 Object 类型的引用转换为更具体的类型。
public class Main {
public static void main(String args[]){
Object obj = new MountainBike(1,2,3,"soft");
((Bicycle) obj).printDescription(); // 运行时调用的是MountainBike的printDescription
}
}在这段代码中，我们将 obj 强制转换为 Bicycle 类型。在编译时，((Bicycle) obj) 的引用类型是 Bicycle，而 Bicycle 类中定义了 printDescription() 方法，因此编译器允许这个调用。
Delphi 7应用编程150例 CHM全书内容下载，全书主要通过150个实例，全面、深入地介绍了用Delphi 7开发应用程序的常用方法和技巧，主要讲解了用Delphi 7进行界面效果处理、图像处理、图形与多媒体开发、系统功能控制、文件处理、网络与数据库开发，以及组件应用等内容。这些实例简单实用、典型性强、功能突出，很多实例使用的技术稍加扩展可以解决同类问题。使用本书最好的方法是通过学习掌握实例中的技术或技巧，然后使用这些技术尝试实现更复杂的功能并应用到更多方面。本书主要针对具有一定Delphi基础知识
3. 方法重写与动态方法分派
当一个子类的方法与父类的方法具有相同的名称、参数列表和返回类型时，子类的方法会重写（Override） 父类的方法。在多态的场景下，即使通过父类引用调用方法，实际执行的也是子类中重写后的方法。这被称为动态方法分派（Dynamic Method Dispatch） 或 运行时多态（Runtime Polymorphism）。
在上述 MountainBike 和 Bicycle 的例子中，MountainBike 类重写了 Bicycle 类的 printDescription() 方法。
// MountainBike类中的重写方法
@Override
public void printDescription() {
super.printDescription(); // 调用父类Bicycle的printDescription方法
System.out.println("The " + "MountainBike has a " +
getSuspension() + " suspension.");
}因此，当执行 ((Bicycle) obj).printDescription(); 时，尽管 obj 被强制转换为了 Bicycle 类型，但由于其实际对象类型是 MountainBike，并且 MountainBike 重写了 printDescription() 方法，Java虚拟机在运行时会查找并执行 MountainBike 类中的 printDescription() 方法。
控制台输出如下：
class MountainBike MountainBike Bike is in gear 3 with a cadence of 1 and travelling at a speed of 2. The MountainBike has a soft suspension.
这清晰地表明，obj.getClass() 返回了实际类型 MountainBike，而 ((Bicycle) obj).printDescription() 最终调用的是 MountainBike 的重写方法，其中包括了 MountainBike 特有的悬挂信息。
4. @Override 注解的重要性
强烈建议在重写父类方法时使用 @Override 注解。它具有以下优点：
- 编译时检查：如果被注解的方法没有正确地重写父类或接口中的方法（例如，方法签名不匹配），编译器会报告错误。这有助于避免因拼写错误或参数列表不一致导致的潜在bug。
- 提高可读性：明确标识出哪些方法是重写父类的，使代码更易于理解和维护。
// 示例：正确使用@Override注解
public class Child extends Parent {
@Override
public void someMethod() {
// ...
}
}总结
理解Java中的引用类型、实际对象类型以及方法重写是掌握多态性的关键。
- 引用类型决定了在编译时可以调用哪些方法和访问哪些字段。
- 实际对象类型决定了在运行时具体执行哪个方法实现（特别是对于重写的方法）。
- 向下转型允许我们将父类引用转换为子类引用，以访问子类特有的方法，但必须确保实际对象是该子类的实例，否则会抛出 ClassCastException。
- 方法重写和动态方法分派是实现运行时多态的基础，使得程序能够根据对象的实际类型表现出不同的行为。
- 使用 @Override 注解是一个良好的编程习惯，可以提高代码的健壮性和可读性。
通过深入理解这些概念，开发者可以更好地利用Java的多态性来设计灵活、可扩展且易于维护的面向对象系统。对于初学者，建议通过实践编写更多涉及继承、多态和接口的代码，并参考官方文档或权威教程来巩固知识。
