Java SE 入門教學 - 多型

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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