Day2-3 - Polymorphism 多型

5.2 Given a scenario, develop code that demonstrates the use of polymorphism. Further, determine when casting will be necessary and recognize compiler vs. runtime errors related to object reference casting. 

- 任何可以被測試通過不只一個IS-A的Java Object就是Polymorphism
- 除了Object Class的物件外，其他所有Java Object都是Polymorphism，因為他們可以通過IS-A測試。例如：PS4是一種(IS-A)PS4, PS4是一種(IS-An)Object
- 存取Object的唯一方法：使用reference variable

• reference variable一旦宣告就不能夠更改type(但可以改變reference object裡的內容)
• reference variable一但決定了type，就可以使用該type的method
• reference variable可以重新assign另一個object(除非reference variable是final)，但要注意的是，assign的type必須是原本object的superclass

思考以下情境：

假設現在有兩種遊戲機Class，分別是PS4 Class和Xbox Class，這兩個都是一個遊戲機器，所以他們都extends GameEntmtEquip。但今天有touchPad()的只有PS4 Class，則要如何處理繼承？以下有幾種想法：

1. 把touchPad()寫入GameEntmtEquip Class，只讓有touchPad()的Class實作 >> 錯Wrong! 容易出錯，減少GameEntmtEquip cohesion(內聚力)，也會讓其他GameEntmtEquip subClass認為有機會使用touchPad()
2. 建立一個TouchPad的Class，在裡面寫touchPad()，並且只讓PS4 Class繼承  TouchPad Class，也就是 PS4 extends GameEntmtEquip and TouchPad | Xbox extends GameEntmtEquip >> Wrong! Java只有single inheritance，意指一個Class只能有一個immediate superclass(直接父類別)，但注意可以有多個祖先
3. 建立一個TouchPad interface，讓有touchPad()需求的Class實作此interface >> Correct!
4. 一個reference variable可以被宣告成class type或interface type

取第三個方法，設計如下：
TouchPad interface

public interface TouchPad {
    void touchPad();
}

superClass GameEntmtEquip

public abstract class GameEntmtEquip {
    abstract void playGame();
}

XBox Class

public class XBox extends GameEntmtEquip{
    public void playGame() {...}
}

XBox Class PS4 Class實作TouchPad interface

public class PS4 extends GameEntmtEquip implements TouchPad {
    @Override    public void playGame() {  /*...*/ }
    @Override    public void touchPad() { /*...*/ }
}

現在，PS4 reference variable就是polymorphism，因為他可以通過以下任一個IS-A

• PS4 IS-A Object (PS4 extends Object)
• PS4 IS-A GameEntmtEquip (PS4 extends GameEntmtEquip)
• PS4 IS-A TouchPad (PS4 implements TouchPad)
• PS4 IS-A PS4

下面所有情況的variable reference都是正確

PS4 ps4 = new PS4();
Object o = ps4;
GameEntmtEquip ga = ps4;
TouchPad tp = ps4;

- 範例中有四個reference variable，他是ps4, o, ga, tp

- 範例中只有一個object，他是ps4- o, ga, tp, ps4都指向ps4這個object

- 不論object的type為何(ps4)，編譯器只依靠reference variable的宣告type(此處為o或ga或tp或ps4)呼叫可使用的method。

- 所以上述只有ps4和ga可以呼叫playGame()，因為看的是reference variable的type

- 不論reference variable是什麼type或interface，都可以使用Object內的methods

- JVM還是知道ps4 object的真實type，所以如果GameEntmtEquip和PS4都有playGame()的程式碼，則

ga.playGame();

ps4.playGame();

兩者都會使用PS4所實作的程式碼來執行。因為JVM會去呼叫該object的真實型別看看有沒有被override，若有，就會使用。

- 注意！只有被override instance method會依照object真實型別去動態的選擇呼叫的method，static methods和variable變數都不會。
- object reference 決定了在執行時期要使用哪一個overriding method。在compile時期，由reference variable決定了要使用哪一個overloading method。
結論：polymorphism只能適用於instance method!!