無邊界的想像力: Java SE 入門教學

更新時間：11/20/2018

前言

如果類別與類別之間有繼承關係，則您可以用父類別宣告一個參考名稱，並讓其參考至子類別的物件實例，並以父類別上的公開介面來操作子類別上對應的公開方法，這是多型的基本操作方式。

一、多型的基本概念

多型是指在執行期間(而非編譯時期) 判斷物件實例所參考的實際類型，根據其實際的類型調用其相應的方法。

在之前「抽象類別與介面」篇章中，有提到多型(polymorphism) 的基本概念。

二、應用多型

目的：解決多載的缺點

如果一個方法有100個型別要使用，我們需要寫 100 個同名的方法？！別開玩笑了！這會使得類別非常龐大且浪費編寫時間。所以物件導向使用多型來解決這個問題。

使用多型會碰到向上轉型(Upcasting)、向下轉型(Downcasting)與 instanceof 關鍵字。我們先建立三個類別，Manager 與 Engineer 繼承 Employee 類別，將使用這個繼承關係來討論多型。

▼ Employee 類別

class Employee {
    String name;
    
    public Employee(){};
    public Employee(String n){
        name = n;
    }
    
    public void myJob(){
        System.out.println(name + "職務：員工");
    }
    public int stockPlan(){
        return 23000;
    }
}

▼ Manager 類別

class Manager extends Employee {
    public Manager(){};
    public Manager(String x){
        super(x);
    }
    
    public void myJob(){
        System.out.println(name + "職務：經理");
    }
    public int stockPlan(){
        return 80000;
    }
    public void myWork(){
        System.out.println("工作：管理");
    }
}

▼ Engineer 類別

class Engineer extends Employee {
    public Engineer(){};
    public Engineer(String x){
        super(x);
    }
    
    public void myJob(){
        System.out.println(name + "職務：工程師");
    }
    public int stockPlan(){
        return 50000;
    }
    public void myWork(){
        System.out.println("工作：設計");
    }
}

2.1 向上轉型(Upcasting)

當我們想要將子類別強制轉換為父類別時，我們使用 Upcasting(或 widening)。它會自動發生，不需要明確地做任何事情。

class TestPoly {
    public static void showResult(Employee e) {
        e.myJob();
        System.out.println("年終獎金：" + e.stockPlan() + "\n");
    }
    public static void main(String[] args){
        Employee tom = new Employee("tom");
        Manager mary = new Manager("mary");
        Engineer kan = new Engineer("kan");
        showResult(tom);
        showResult(mary);
        showResult(kan);
    }
}

2.2 向下轉型(Downcasting)

當我們想要將父類別強制轉換為子類別時，我們使用 Downcasting(或 narrowing)，而在 Java 中不能直接進行向下轉型，顯然我們必須使用小括號( )刮起想要轉換的型別，例如，(Manager) Employee;。

class TestPoly{
    public static void showResult(Employee e) {
        e.myJob();
        System.out.println("年終獎金：" + e.stockPlan() + "\n");
    }
    public static void main(String[] args){
        Employee tom = new Employee("tom");
        Employee obj1 = new Manager("bin");
        
        Manager obj2 = (Manager) obj1;
        showResult(obj2);
        
        // tom 向下轉型 造成執行時拋出例外,
        // tom 是以 Employee 的記憶體空間建立。
        Manager obj3 = (Manager) tom;
    }
}

2.3 使用 instanceof 關鍵字

如果子類別增加一個方法，但父類別沒有；則在 showResult() 方法要實現所有類別中的方法時，會編譯錯誤。

class TestPoly{
    public static void showResult(Employee e) {
        e.myJob();
        
        // e 的類型為 Employee；
        // 但在 Employee 的類別中並沒有 myWork() 的方法。
        e.myWork();
        
        System.out.println("年終獎金：" + e.stockPlan() + "\n");
    }
    public static void main(String[] args){
        Employee tom = new Employee("tom");
        Manager mary = new Manager("mary");
        Engineer kan = new Engineer("kan");
        showResult(tom);
        showResult(mary);
        showResult(kan);
    }
}

使用 instanceof 判斷記憶體位址是屬於哪一個子類別

語法：物件參考變數 instanceof 類別
傳回值：boolean

class TestPoly{
    public static void showResult(Employee e) {
        e.myJob();
        
        if(e instanceof Manager){
            ((Manager)e).myWork();
        }else if(e instanceof Engineer){
            ((Engineer)e).myWork();
        }
        
        System.out.println("年終獎金：" + e.stockPlan() + "\n");
    }
    public static void main(String[] args){
        Employee tom = new Employee("tom");
        Manager mary = new Manager("mary");
        Engineer kan = new Engineer("kan");
        showResult(tom);
        showResult(mary);
        showResult(kan);
    }
}

三、總結

多型是指在「執行期間」(而非編譯時期)判斷所引用的實際物件類型，根據其實際的類型調用其相應的方法。所以實際當中找到要調用的方法時是動態的去找的，new 的是誰就找誰的方法。

多型的存在有三個必要的條件：

1. 要有繼承關係
2. 要有覆寫(Override)
3. 父類別參考變數指向子類別物件實例

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2018年11月20日星期二

Java SE 入門教學 - 多型

前言

一、多型的基本概念

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