什么是多态?
- 面向对象的三大特性:封装、继承、多态。从一定角度来看,封装和继承几乎都是为多态而准备的。
- 多态的定义:指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。(发送消息就是函数调用)
- 实现多态的技术称为:动态绑定(dynamic binding),是指在执行期间判断所引用对象的实际类型,根据其实际的类型调用其相应的方法。
- 多态的作用:消除类型之间的耦合关系。
- 现实中,关于多态的例子不胜枚举。比方说按下 F1 键这个动作,如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档;如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助;在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。
Java中多态的实现方式:
接口实现;
继承父类进行方法重写;
同一个类中进行方法重载。
多态的特性:
1.可替换性(substitutability)。
多态对已存在代码具有可替换性。例如,多态对圆Circle类工作,对其他任何圆形几何体,如圆环,也同样工作。
2.可扩充性(extensibility)。
多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性,以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如,在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上,很容易增添球体类的多态性。
3.接口性(interface-ability)。
多态是超类通过方法签名,向子类提供了一个共同接口,由子类来完善或者覆盖它而实现的。如图8.3 所示。图中超类Shape规定了两个实现多态的接口方法,computeArea()以及computeVolume()。子类,如Circle和Sphere为了实现多态,完善或者覆盖这两个接口方法。
4.灵活性(flexibility)。
它在应用中体现了灵活多样的操作,提高了使用效率。
5.简化性(simplicity)。
多态简化对应用软件的代码编写和修改过程,尤其在处理大量对象的运算和操作时,这个特点尤为突出和重要。
继承中的多态存在的三个必要条件:
一、要有继承;
二、继承后要有方法重写;
三、方法重写后,还要有父类引用指向子类对象,从而动态地调用方法。
继承中的多态的特点:
在多态中通过引用去调用属性,如果属性存在重写,调用的都是父类型的属性,如果父类不存在该属性则会报错;
在多态中子类如果存在方法重写的话,则会优先调用子类中的方法,如果不存在重写的话则调用父类的方法,如果父类仍然没有该方法则会报错。
比如,一个酒神,对酒情有独钟而且很精通。某天你回家发现桌子上有一模一样的几个酒杯而且都装满了酒。从外面看不知道各自装的是什么酒,只有喝了之后才知道分别是:酒a = 剑南春;酒b = 五粮液;酒c = 酒鬼酒;……这个例子中表现的就是多态。剑南春、五粮液、酒鬼酒、……都是酒的子类,我们只通过酒这个父类就可以引用不同的子类,这就是多态——我们只有在运行的时候才会知道引用变量所指向的具体实例对象。
诚然,要理解多态我们要首先明白什么是“向上转型”。例如:酒(Wine)是父类,剑南春(JNC)、五粮液(WLY)、酒鬼酒(JGJ)是子类。那么我们定义如下代码:
JNC a = new JNC();
这个代码我们很容易理解,就是实例化了一个剑南春的对象,如果这样:
Wine a = new JNC();
这里我们定义了一个Wine类型的引用变量a,它指向JNC对象实例。由于JNC是继承于Wine的,所以a是可以指向JNC对象的。这样做存在一个非常大的好处,在继承中我们知道子类是父类的扩展,它可以提供比父类更强大的功能,如果我定义了一个指向子类的父类引用类型,那么它除了能够引用父类的共性之外,还可以使用子类的强大的功能。
但是向上转型存在一些缺憾,那就是它必定导致一些属性和方法的丢失,从而导致我们不能够获取他们。所以父类型的引用可以调用父类中定义的所有属性和方法,对于只存在于子类中的属性和方法,它就望尘莫及了。
public class Wine {
public viod fun1(){
System.out.println("Wine的fun1……");
fun2();
}
public viod fun2(){
System.out.println("Wine的fun2……");
}
}
public class JNC extends Wine {
/*
* 子类重载父类的方法
* 父类中不存在该方法,
* 向上转型后,父类是不能引用该方法的。
* /
public viod fun1(String a){
System.out.println("JNC的fun1……");
fun2();
}
/*
* 子类重写父类方法
* 指向子类的父类引用调用fun2时
* 必定是调用该方法
*/
public viod fun2(){
System.out.println("JNC的fun2……");
}
}
/* 此时在子类JNC中存在三种方法:a.继承过来的方法fun1()(和fun2());
* b.自己的(重载的)方法fun1(String a);
* c.自己重写的方法fun2()(原有继承过来的方法fun2()就不存在了)。
*/
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Wine a = new JNC();
a.fun1();
}
}
运行输出的结果是:
“Wine的fun1……”
“JNC的fun2……”
分析:从程序的运行结果中我们发现,a.fun1()首先是调用自己继承过来的父类wine的fun1()方法;在调用时由于fun1()方法中又有fun2()方法,但是fun2()又被子类JNC重写了,那么在调用fun1()方法后接着调用子类JNC重写以后的fun2()方法。
在这个程序中子类JNC重载了父类wine的方法fun1(),重写了fun2(),而且重载后的fun1(String a)与fun1()不是同一个方法,由于父类中没有该方法,向上转型后会丢失该方法,所以执行JNC的wine类型引用变量a是不能调用该方法fun1(String a)的。而子类JNC重写了fun2(),那么指向JNC的wine引用会调用JNC中fun2()方法。
所以,对于多态我们可以总结如下:
指向子类的父类引用由于向上转型了,它只能访问父类中拥有的方法和属性,而对于子类中存在而父类中不存在的方法,该引用是不能使用的,即使是重载该方法。若子类重写了父类中的某些方法,在调用该些方法的时候,必定是使用子类中重写的这些方法(动态连接、动态调用)。
对于面向对象而言,多态分为编译时多态和运行时多态。其中编译时多态是静态的,主要是指方法的重载,它是根据参数列表的不同来区分不同的函数,通过编译之后会变成两个不同的函数,在运行时谈不上多态。而运行时多态是动态的,它是通过动态绑定来实现的,也就是我们所说的多态性。
例2:
Public class Wine {
private String name;
public Wine(){};
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String drink(){
return "喝的是 " + getName();
}
public String toString(){
return null;
}
}
public class JNC extends Wine{
public JNC(){
setName("JNC");
}
public String drink(){
return "喝的是 " + getName();
}
public String toString(){
return "Wine : " + getName();
}
}
public class JGJ extends Wine{
public JGJ(){
setName("JGJ");
}
public String drink(){
return "喝的是 " + getName();
}
public String toString(){
return "Wine : " + getName();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//定义父类数组
Wine[] wines = new Wine[2];
//定义两个子类对象
JNC jnc = new JNC();
JGJ jgj = new JGJ();
//父类引用子类对象
wines[0] = jnc;
wines[1] = jgj;
for(int i = 0 ; i < 2 ; i++){
System.out.println(wines[i].toString()
+ "--" + wines[i].drink());
} System.out.println("-------------------------------");
}
}
OUTPUT:
Wine : JNC--喝的是 JNC
Wine : JGJ--喝的是 JGJ
-----------------------------
在上面的代码中JNC、JGJ继承Wine,并且重写了drink()、toString()方法,程序运行结果是调用子类中方法,输出JNC、JGJ的名称,这就是多态的表现。不同的对象可以执行相同的行为,但是他们都需要通过自己的实现方式来执行,这就要得益于向上转型了。
我们都知道所有的类都继承于超类Object,toString()方法也是Object中方法,当我们这样写时:
Object o = new JGJ();
System.out.println(o.toString());
输出的结果是Wine : JGJ。
Object、Wine、JGJ三者继承链关系是:JGJ—>Wine—>Object。所以我们可以这样说:当子类重写父类的方法被调用时,只有对象继承链中的最末端的方法才会被调用。 但是注意如果这样写:
Object o = new Wine();
System.out.println(o.toString());
输出的结果应该是Null,因为JGJ并不存在于该对象继承链中。
所以基于继承实现的多态可以总结如下:对于引用子类的父类类型,在处理该引用时,它适用于继承该父类的所有子类,子类对象的不同,对方法的实现也就不同,执行相同动作产生的行为也就不同 。
如果父类是抽象类,那么子类必须要实现父类中所有的抽象方法,这样该父类所有的子类一定存在统一的对外接口,但其内部的具体实现可以各异。这样我们就可以使用顶层类提供的统一接口来处理该层次的方法。
案例3
public class A {
public String show(D obj) {
return ("A and D");
}
public String show(A obj) {
return ("A and A");
}
}
public class B extends A{
public String show(B obj){
return ("B and B");
}
public String show(A obj){
return ("B and A");
}
}
public class C extends B{ }
public class D extends B{ }
public class Test {
public static void main(String[] args) {
A a1 = new A();
A a2 = new B();
B b = new B();
C c = new C();
D d = new D();
System.out.println("1--" + a1.show(b));
System.out.println("2--" + a1.show(c));
System.out.println("3--" + a1.show(d));
System.out.println("4--" + a2.show(b));
System.out.println("5--" + a2.show(c));
System.out.println("6--" + a2.show(d));
System.out.println("7--" + b.show(b));
System.out.println("8--" + b.show(c));
System.out.println("9--" + b.show(d));
}
}
运行结果:
1--A and A
2--A and A
3--A and D
4--B and A
5--B and A
6--A and D
7--B and B
8--B and B
9--A and D
在这里看结果(1、2、8)、(3、9)、7好理解,从4开始就开始糊涂了,对于4来说为什么输出不是“B and B”呢?
首先我们先看一句话:当超类对象的引用变量,引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。这句话对多态进行了一个概括。其实在继承链中对象方法的调用存在一个优先级:this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。
首先我们分析5,a2.show(c),a2是A类型的引用变量,所以this就代表了A,a2.show(c),它在A类中找发现没有找到,于是到A的超类中找(super),由于A没有超类(Object除外),所以跳到第三级,也就是this.show((super)O),C的超类有B、A,所以(super)O为B、A,this同样是A,这里在A中找到了show(A obj),同时由于a2是B类的一个引用且B类重写了show(A obj),因此最终会调用子类B类的show(A obj)方法,结果也就是B and A。
按照同样的方法我也可以确认其他的答案。
方法已经找到了,但是我们这里还是存在一点疑问,我们还是来看这句话:当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。这我们用一个例子来说明这句话所代表的含义:a2.show(b);这里a2是引用变量,为A类型,它引用的是B对象,因此按照上面那句话的意思是说由B来决定调用谁的方法,所以a2.show(b)应该要调用B中的show(B obj),产生的结果应该是“B and B”,但是为什么会与前面的运行结果产生差异呢?这里我们忽略了后面那句话“但是这儿被调用的方法必须是在超类中定义过的”,那么show(B obj)在A类中存在吗?根本就不存在!所以这句话在这里不适用?那么难道是这句话错误了?非也!其实这句话还隐含这这句话:它仍然要按照继承链中调用方法的优先级来确认。所以它才会在A类中找到show(A obj),同时由于B重写了该方法所以才会调用B类中的方法,否则就会调用A类中的方法。
所以多态机制遵循的原则概括为:当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法,但是它仍然要根据继承链中方法调用的优先级来确认方法,该优先级为:this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。
原文链接:http://blog.csdn.net/thinkGhoster/archive/2008/04/19/2307001.aspx