《Java編程思想》筆記8.多態

chinafgj 發布于2019-08-16 13:42 / 740人閱讀

摘要：多態的作用是消除類型之間的耦合關系。編寫構造器準則用盡可能簡單的方法使對象進入正常狀態，如果可以的話，避免調用其他方法。

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在面向對象的程序設計語言中，多態是繼數據抽象（封裝）和繼承之后的第三種基本特征。
多態通過分離做什么和怎么做，從另一角度將接口和實現分離開來。
多態的作用是消除類型之間的耦合關系。

8.1 再論向上轉型

對象既可以作為它自己的本類使用，也可以作為它的基類使用。

8.1.1 忘記對象類型

我們只寫一個簡單的方法，它接受基類作為參數，而不是那些特殊的導出類。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        func(new Unicycle());
        func(new Bicycle());
        func(new Tricycle());
    }

    public static void func(Cycle cycle) {
        cycle.ride();
    }
}

class Cycle {
    void ride() {}
}

class Unicycle extends Cycle {
    void ride() {
        System.out.println("Unicycle");
    }
}

class Bicycle extends Cycle {
    void ride() {
        System.out.println("Bicycle");
    }
}

class Tricycle extends Cycle {
    void ride() {
        System.out.println("Tricycle");
    }
}

8.2 轉機

func(Cycle cycle)接受一個Cycle引用，那么編譯器怎么才能知道這個Cycle引用指的是哪個具體對象呢？實際上，編譯器并不知道。

8.2.1 方法調用綁定

綁定：講一個方法調用同一個方法主體關聯起來被稱作綁定。

前期綁定：程序執行前進行綁定（由編譯器和連接程序實現）叫做前期綁定。

后期綁定（動態綁定、運行時綁定）：在運行時根據對象的類型進行綁定。

Java中除了static方法和final方法（private方法屬于final方法）之外，其他所有的方法都是后期綁定。

在講解final關鍵字的時候講到final關鍵字曾經可以提高運行效率，原因就在于它可以關閉動態綁定，必須前期綁定。

8.2.2 產生正確的行為

在編譯時，編譯器不需要獲得任何特殊信息就能進行正確的調用。

Cycle cycle = new Tricycle();
cycle.ride();

8.2.3 可擴展性

一個良好的OOP程序中，大多數或所有方法都會遵循基類的模型，而且只與基類接口通信。
這樣的程序是可擴展的，因為可以從通用的基類繼承出新的數據類型。
多態是一項讓程序員“將改變的事物與未變的事物分離開來”的重要技術。

8.2.4 缺陷：“覆蓋私有方法”

父類的私有方法子類是無法重載的，即子類的方法是一個全新的方法

只有非private的方法才能被覆蓋

下述程序調用的依然是父類的對應方法

約定：子類中的方法不能和父類中的private方法同名，能用起個名字解決的問題不要搞得那么復雜

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new TestDemo();
        test.func();
        // Output: Test
    }

    private void func() {
        System.out.println("Test");
    }
}

class TestDemo extends Test {
    public void func() {
        System.out.println("TestDemo");
    }
}

8.2.5 缺陷：域和靜態方法

只有普通方法的調用是多態的

當子類對象轉型為父類對象時，任何域訪問操作都由編譯器解析，因此不是多態的

如果某個方法是靜態的，那么他就不是多態的

8.3 構造器和多態

構造器不具有多態性，因為它們也是隱式聲明為static的

8.3.1 構造器的調用順序

基類的構造器總是在導出類的構造過程中被調用，而且按照繼承層次逐漸想和那個鏈接，以便每個基類的構造器都能得到調用。

因為只有基類的構造器才有恰當的方法和權限來初始化自己的元素，所以必須令所有構造器都得到調用，這樣才能正確的構造對象。

沒有明確指定基類構造器，就是調用默認構造器

對象調用構造器順序

調用基類構造器（從根構造器開始）

按聲明順序調用成員的初始化方法

調用導出類的構造器

8.3.2 繼承與清理

通過組合和繼承方法來創建新類時，永遠不必擔心對象的清理問題，子對象通常會留給GC進行處理。

如果確實遇到清理的問題，在清理方法中要先寫子類的清理邏輯，然后調用父類的清理方法；即清理順序應該和初始化順序相反。

8.3.3 構造器內部的多態方法的行為

如果在構造器的內部調用正在構造的對象的某個動態綁定方法，會發生什么情況？

初始化的實際過程：

在其他任何事情發生之前，將分配給對象的存儲空間初始化成二進制的零。

如8.3.1中那樣調用基類構造器。因為在基類構造器中調用了func()，其實是被覆蓋的func()方法。

按照聲明的順序調用成員的初始化方法。

調用導出類的構造器主體。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Child(100);
    }
}

class Child extends Parent {
    private int i;
    void func() {
        System.out.println("Child func, i = " + i);
    }

    public Child(int i) {
        this.i = i;
        System.out.println("Before Child constructor, i = " + i);
        func();
        System.out.println("After Child constructor, i = " + i);
    }
}

class Parent {
    void func() {
        System.out.println("Parent func");
    }

    public Parent() {
        System.out.println("Before Parent constructor");
        func();
        System.out.println("After Parent constructor");
    }
}
Output:
Before Parent constructor
Child func, i = 0
After Parent constructor
Before Child constructor, i = 100
Child func, i = 100
After Child constructor, i = 100

編寫構造器準則：

用盡可能簡單的方法使對象進入正常狀態，如果可以的話，避免調用其他方法。

在構造器中唯一能夠安全調用的是基類中的final或private方法，因為這些方法不會被覆蓋。上述代碼中把Parent中的func()變成private的會得到不一樣的結果。

8.4 協變返回類型

子類覆蓋（重寫）父類的方法時，可以返回父類返回類型的子類。
這是JSE 5之后增加的功能，如下所示。Child中的func()返回的是父類返回類型List的子類ArrayList。

class Child extends Parent {
    @Override
    ArrayList func() {
        return null;
    }
}

class Parent {
    List func() {
        return null;
    }
}

8.5 用繼承進行設計

準則：用繼承表達行為間的差異，用字段表達狀態上的變化。

8.5.1 純繼承與擴展

純繼承

只有在基類已經建立的方法才可以在導出類中被覆蓋，純粹的“is-a”的關系。

擴展

由extends關鍵詞的意思可以看出，仿佛是希望我們在基類的基礎上擴展功能，即增加基類中不存在的方法，這可以稱為“”is-like-a“”的關系。

這樣的缺點就是擴展部分不能被基類訪問，主要是在向上轉型的時候。

8.5.2 向下轉型與運行時類型識別（RTTI）

向上轉型是安全的，因為基類不會具有大于導出類的接口。

向下轉型時會有運行時類型識別（Run-Time Type Identification）機制對類型進行檢查，如果發現轉型失敗，會拋出一個運行時異常（ClassCastException）。

RTTI的內容不僅包括轉型處理，還可以查看對象類型。

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