不是吧？不會(huì)多態(tài)，你還說(shuō)自己會(huì)Java
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「小菜良記 」，作者蔡不菜丶 。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系小菜良記 公眾號(hào)。
”今天是周五，跟往常一樣踩點(diǎn)來(lái)到了公司。坐到自己的工位上打開(kāi)電腦，"又是搬磚的一天"。想歸想，還是"熟練"的打開(kāi)了 Idea，看了下今天的需求，便敲起了代碼。咦，這些代碼是誰(shuí)寫(xiě)的，怎么出現(xiàn)在我的代碼里面，而且還是待提交狀態(tài)，我記得我沒(méi)寫(xiě)過(guò)呀，饒有興趣的看了看：
這不是多態(tài)嗎，誰(shuí)在我電腦寫(xiě)的測(cè)試，不禁一陣奇怪。
"你看看這會(huì)輸出什么結(jié)果?"一陣聲音從身后傳來(lái)，因?yàn)樵谒伎驾敵鼋Y(jié)果，也沒(méi)在意聲音的來(lái)源，繼續(xù)看了看代碼，便得出結(jié)論：
- /*
- polygon() before cal()
- square.cal(), border = 2
- polygon() after cal()
- square.square(), border = 4
- */
心里想：就這?起碼也是名 Java 開(kāi)發(fā)工程師好嗎，雖然平時(shí)搬搬磚，一些基本功還是有的。不禁有點(diǎn)得意了~
"這就是你的答案嗎?看來(lái)你也不咋的"聲音又突然響起，這次我不淡定了，尼瑪!這答案我也是在心里想的好嗎，誰(shuí)能看得到啊，而且說(shuō)得話(huà)讓人那么想施展一套阿威十八式。"你是誰(shuí)啊?"帶著絲微疑惑和憤怒轉(zhuǎn)過(guò)了頭。怎么沒(méi)人?容不得我疑惑半分，"小菜，醒醒，你怎么上班時(shí)間就睡著了"上班時(shí)間，睡著了?我睜開(kāi)了眼，看了下周?chē)h(huán)境，原來(lái)是夢(mèng)啊，舒了一口氣。望眼就看到部門(mén)主管站在我面前，上班時(shí)間睡覺(jué)，你是身體不舒服還是咋樣?昨天寫(xiě)了一堆 bug 沒(méi)改，今天又提交什么亂七八糟的東西上去，我看你這個(gè)月的績(jī)效是不想要的，而且基于你的表現(xiàn)，我也要開(kāi)始為部門(mén)考慮考慮了。
"我不是，我沒(méi)有，我也不知道怎么就睡著了，你聽(tīng)我解釋啊!" 這句話(huà)還沒(méi)來(lái)得及說(shuō)出口，心里的花我要帶你回家，在那深夜酒吧哪管它是真是假，請(qǐng)你盡情搖擺忘記鐘意的他，你是最迷人噶，你知道嗎，鬧鈴響了起來(lái)，我一下子立起身子，后背微濕，額頂微汗，看了下手機(jī)，周六，8點(diǎn)30分，原來(lái)那是夢(mèng)啊!
奇怪，怎么會(huì)做那么奇怪的夢(mèng)，也太嚇人了。然后就想到了夢(mèng)中的那部分代碼，難道我的結(jié)果是錯(cuò)的嗎?憑著記憶，在電腦上重新敲了出來(lái)，運(yùn)行結(jié)果如下：
- /*
- polygon() before cal()
- square.cal(), border = 0
- polygon() after cal()
- square.square(), border = 4
- */
square.cal(), border的結(jié)果居然是 0，而不是2。難道我現(xiàn)在連多態(tài)都不會(huì)了嗎?電腦手機(jī)前的你，不知道是否得出了正確答案了呢!不管有沒(méi)有，接下來(lái)就跟小菜一起來(lái)復(fù)習(xí)一下多態(tài)吧!
有些小伙伴疑惑的點(diǎn)可能不止square.cal(), border的結(jié)果是 0，也有為什么不是 square.square(), border = 4 先輸出的疑惑。那么我們就帶著疑惑，整起!
多態(tài)
「在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言中，多態(tài)是繼數(shù)據(jù)抽象和繼承之后的第三種基本特征。」
多態(tài)不但能夠改善代碼的組織結(jié)構(gòu)和可讀性，還能夠創(chuàng)建可擴(kuò)展的程序。多態(tài)的作用就是消除類(lèi)型之間的耦合關(guān)系。
1. 向上轉(zhuǎn)型
根據(jù)里氏代換原則：任何基類(lèi)可以出現(xiàn)的地方，子類(lèi)一定可以出現(xiàn)。
對(duì)象既可以作為它自己本身的類(lèi)型使用，也可以作為它的基類(lèi)型使用。而這種把對(duì)某個(gè)對(duì)象的引用視為對(duì)其基類(lèi)型的引用的做法被稱(chēng)作為 - 向上轉(zhuǎn)型。因?yàn)楦割?lèi)在子類(lèi)的上方，子類(lèi)要引用父類(lèi)，因此稱(chēng)為 向上轉(zhuǎn)型。
- public class Animal {
- void eat() {
- System.out.println("Animal eat()");
- }
- }
- class Monkey extends Animal {
- void eat() {
- System.out.println(" Monkey eat()");
- }
- }
- class test {
- public static void start(Animal animal) {
- animal.eat();
- }
- public static void main(String[] args) {
- Monkey monkey = new Monkey();
- start(monkey);
- }
- }
- /* OUTPUT:
- Monkey eat()
- */
上述 test 類(lèi)中的 start() 方法接收一個(gè) Animal 的引用，自然也可以接收從Animal 的導(dǎo)出類(lèi)。調(diào)用eat() 方法的時(shí)候，自然而然的使用到 Monkey 中定義的eat()方法，而不需要做任何的類(lèi)型轉(zhuǎn)換。因?yàn)閺?Monkey 向上轉(zhuǎn)型到 Animal 只能減少接口，而不會(huì)比Animal 的接口更少。
打個(gè)不是特別恰當(dāng)?shù)谋确剑耗愀赣H的財(cái)產(chǎn)會(huì)繼承給你，而你的財(cái)產(chǎn)還是你的，總的來(lái)說(shuō)，你的財(cái)產(chǎn)不會(huì)比你父親的少。
忘記對(duì)象類(lèi)型
在 test.start()方法中，定義傳入的是 Animal 的引用，但是卻傳入Monkey，這看起來(lái)似乎忘記了Monkey 的對(duì)象類(lèi)型，那么為什么不直接把test類(lèi)中的方法定義為void start(Monkey monkey)，這樣看上去難道不會(huì)更直觀嗎。
直觀也許是它的優(yōu)點(diǎn)，但是就會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題：Animal不止只有一個(gè)Monkey的導(dǎo)出類(lèi)，這個(gè)時(shí)候來(lái)了個(gè)pig ，那么是不是就要再定義個(gè)方法為void start(Monkey monkey)，重載用得挺溜嘛小伙子，但是未免太麻煩了。懶惰才是開(kāi)發(fā)人員的天性。
因此這樣就有了多態(tài)的產(chǎn)生
2.顯露優(yōu)勢(shì)
「方法調(diào)用」中分為 靜態(tài)綁定和動(dòng)態(tài)綁定。何為綁定：將一個(gè)方法調(diào)用同一個(gè)方法主體關(guān)聯(lián)起來(lái)被稱(chēng)作綁定。
- 靜態(tài)綁定：又稱(chēng)為「前期綁定」。是在程序執(zhí)行前進(jìn)行把綁定。我們平時(shí)聽(tīng)到"靜態(tài)"的時(shí)候，不難免想到static關(guān)鍵字，被static關(guān)鍵字修飾后的變量成為靜態(tài)變量，這種變量就是在程序執(zhí)行前初始化的。前期綁定是面向過(guò)程語(yǔ)言中默認(rèn)的綁定方式，例如 C 語(yǔ)言只有一種方法調(diào)用，那就是前期綁定。
「引出思考：」
- public static void start(Animal animal) {
- animal.eat();
- }
在start()方法中傳入的是Animal 的對(duì)象引用，如果有多個(gè)Animal的導(dǎo)出類(lèi)，那么執(zhí)行eat()方法的時(shí)候如何知道調(diào)用哪個(gè)方法。如果通過(guò)前期綁定那么是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此就有了后期綁定。
動(dòng)態(tài)綁定：又稱(chēng)為后期綁定。是在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象類(lèi)型進(jìn)行綁定的，因此又可以稱(chēng)為運(yùn)行時(shí)綁定。而 Java 就是根據(jù)它自己的后期綁定機(jī)制，以便在運(yùn)行時(shí)能夠判斷對(duì)象的類(lèi)型，從而調(diào)用正確的方法。
「小結(jié)：」
Java 中除了 static 和 final 修飾的方法之外，都是屬于后期綁定
合理即正確
顯然通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)是合理的。這樣子我們?cè)陂_(kāi)發(fā)接口的時(shí)候只需要傳入 基類(lèi) 的引用，從而這些代碼對(duì)所有 基類(lèi) 的 導(dǎo)出類(lèi) 都可以正確的運(yùn)行。
其中Monkey、Pig、Dog皆是Animal的導(dǎo)出類(lèi)
Animal animal = new Monkey() 看上去不正確的賦值，但是上通過(guò)繼承，Monkey就是一種Animal，如果我們調(diào)用animal.eat()方法，不了解多態(tài)的小伙伴常常會(huì)誤以為調(diào)用的是Animal的eat()方法，但是最終卻是調(diào)用了Monkey自己的eat()方法。
Animal作為基類(lèi)，它的作用就是為導(dǎo)出類(lèi)建立公用接口。所有從Animal繼承出去的導(dǎo)出類(lèi)都可以有自己獨(dú)特的實(shí)現(xiàn)行為。
可擴(kuò)展性
有了多態(tài)機(jī)制，我們可以根據(jù)自己的需求對(duì)系統(tǒng)添加任意多的新類(lèi)型，而不需要重載void start(Animal animal)方法。
在一個(gè)設(shè)計(jì)良好的OOP程序中，大多數(shù)或者所有方法都會(huì)遵循start()方法的模型，只與基類(lèi)接口同行，這樣的程序就是具有「可擴(kuò)展性」的，我們可以通過(guò)從通用的基類(lèi)繼承出新的數(shù)據(jù)類(lèi)型，從而添加一些功能，那些操縱基類(lèi)接口的方法就不需要任何改動(dòng)就可以應(yīng)用于新類(lèi)。
失靈了?我們先來(lái)復(fù)習(xí)一下權(quán)限修飾符：
| 作用域 | 當(dāng)前類(lèi) | 用一個(gè)package | 子孫類(lèi) | 其他package |
|---|---|---|---|---|
| public | √ | √ | √ | √ |
| protected | √ | √ | √ | × |
| default | √ | √ | × | × |
| private | √ | × | × | × |
「私有方法帶來(lái)的失靈」：
復(fù)習(xí)完我們?cè)賮?lái)看一組代碼：
- public class PrivateScope {
- private void f() {
- System.out.println("PrivateScope f()");
- }
- public static void main(String[] args) {
- PrivateScope p = new PrivateOverride();
- p.f();
- }
- }
- class PrivateOverride extends PrivateScope {
- private void f() {
- System.out.println("PrivateOverride f()");
- }
- }
- /* OUTPUT
- PrivateScope f()
- */
是否感到有點(diǎn)奇怪，為什么這個(gè)時(shí)候調(diào)用的f()是基類(lèi)中定義的，而不像上面所述的那樣，通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定，從而調(diào)用導(dǎo)出類(lèi)PrivateOverride中定義的f()。不知道心細(xì)的你是否發(fā)現(xiàn)，基類(lèi)中f()方法的修飾是「private」。沒(méi)錯(cuò)，這就是問(wèn)題所在，PrivateOverride中定義的f()方法是一個(gè)全新的方法，因?yàn)閜rivate的緣故，對(duì)子類(lèi)不可見(jiàn)，自然也不能被重載。
結(jié)論：
只有非 private 修飾的方法才可以被覆蓋
我們通過(guò) Idea 寫(xiě)代碼的時(shí)候，重寫(xiě)的方法頭上可以標(biāo)注@Override注解，如果不是重寫(xiě)的方法，標(biāo)注@Override注解就會(huì)報(bào)錯(cuò)：
這樣也可以很好的提示我們非重寫(xiě)方法，而是全新的方法。
「域帶來(lái)的失靈」：
當(dāng)小伙伴看到這里，就會(huì)開(kāi)始認(rèn)為所有事物(除private修飾)都可以多態(tài)地發(fā)生。然而現(xiàn)實(shí)卻不是這樣子的，「只有普通的方法調(diào)用才可以是多態(tài)的」。這邊是多態(tài)的誤區(qū)所在。
讓我們?cè)倏纯聪旅孢@組代碼：
- class Super {
- public int field = 0;
- public int getField() {
- return field;
- }
- }
- class Son extends Super {
- public int field = 1;
- public int getField() {
- return field;
- }
- public int getSuperField() {
- return super.field;
- }
- }
- class FieldTest {
- public static void main(String[] args) {
- Super sup = new Son();
- System.out.println("sup.field:" + sup.field + " sup.getField():" + sup.getField());
- Son son = new Son();
- System.out.println("son.field:" + son.field + " son.getField:" + son.getField() + " son.getSupField:" + son.getSuperField());
- }
- }
- /* OUTPUT
- sup.field:0 sup.getField():1
- son.field:1 son.getField:1 son.getSupField:0
- */
從上面代碼中我們看到sup.field輸出的值不是 Son 對(duì)象中所定義的，而是Super本身定義的。這與我們認(rèn)識(shí)的多態(tài)有點(diǎn)沖突。
其實(shí)不然，當(dāng)Super對(duì)象轉(zhuǎn)型為Son引用時(shí)，任何域訪問(wèn)操作都將由編譯器解析，因此不是多態(tài)的。在本例中，為Super.field和Son.field分配了不同的存儲(chǔ)空間，而Son類(lèi)是從Super類(lèi)導(dǎo)出的，因此，Son實(shí)際上是包含兩個(gè)稱(chēng)為field的域：「它自己的+Super的」。
雖然這種問(wèn)題看上去很令人頭痛，但是我們開(kāi)發(fā)規(guī)范中，通常會(huì)將所有的域都設(shè)置為 private，這樣就不能直接訪問(wèn)它們，只能通過(guò)調(diào)用方法來(lái)訪問(wèn)。
「static 帶來(lái)的失靈」：
看到這里，小伙伴們應(yīng)該對(duì)多態(tài)有個(gè)大致的了解，但是不要掉以輕心哦，還有一種情況也是會(huì)出現(xiàn)失靈的，「那就是如果某個(gè)方法是靜態(tài)的，那么它的行為就不具有多態(tài)性。」
老規(guī)矩，我們看下這組代碼：
- class StaticSuper {
- public static void staticTest() {
- System.out.println("StaticSuper staticTest()");
- }
- }
- class StaticSon extends StaticSuper{
- public static void staticTest() {
- System.out.println("StaticSon staticTest()");
- }
- }
- class StaticTest {
- public static void main(String[] args) {
- StaticSuper sup = new StaticSon();
- sup.staticTest();
- }
- }
- /* OUTPUT
- StaticSuper staticTest()
- */
「靜態(tài)方法是與類(lèi)相關(guān)聯(lián)，而非與對(duì)象相關(guān)聯(lián)」
3.構(gòu)造器與多態(tài)
首先我們需要明白的是構(gòu)造器不具有多態(tài)性，因?yàn)闃?gòu)造器實(shí)際上是static方法，只不過(guò)該static的聲明是隱式的。
我們先回到開(kāi)頭的那段神秘代碼：
其中輸出結(jié)果是：
- /*
- polygon() before cal()
- square.cal(), border = 0
- polygon() after cal()
- square.square(), border = 4
- */
我們可以看到先輸出的是基類(lèi)polygon中構(gòu)造器的方法。
這是因?yàn)榛?lèi)的構(gòu)造器總是在導(dǎo)出類(lèi)的構(gòu)造過(guò)程中被調(diào)用，而且是按照繼承層次逐漸向上鏈接，以使每個(gè)基類(lèi)的構(gòu)造器都能得到調(diào)用。
因?yàn)闃?gòu)造器有一項(xiàng)特殊的任務(wù)：檢查對(duì)象是否能正確的被構(gòu)造。導(dǎo)出類(lèi)只能訪問(wèn)它自己的成員，不能訪問(wèn)基類(lèi)的成員(基類(lèi)成員通常是private類(lèi)型)。只有基類(lèi)的構(gòu)造器才具有權(quán)限來(lái)對(duì)自己的元素進(jìn)行初始化。因此，必須令所有構(gòu)造器都得到調(diào)用，否則就不可能正確構(gòu)造完整對(duì)象。
步驟如下：
- 調(diào)用基類(lèi)構(gòu)造器，這個(gè)步驟會(huì)不斷的遞歸下去，首先是構(gòu)造這種層次結(jié)構(gòu)的根，然后是下一層導(dǎo)出類(lèi)，...，直到最底層的導(dǎo)出類(lèi)
- 按聲明順序調(diào)用成員的初始化方法
- 調(diào)用導(dǎo)出類(lèi)構(gòu)造器的主體
打個(gè)不是特別恰當(dāng)?shù)谋确剑耗愕某霈F(xiàn)是否先要有你父親，你父親的出現(xiàn)是否先要有你的爺爺，這就是逐漸向上鏈接的方式
構(gòu)造器內(nèi)部的多態(tài)行為有沒(méi)有想過(guò)如果在一個(gè)構(gòu)造器的內(nèi)調(diào)用正在構(gòu)造的對(duì)象的某個(gè)動(dòng)態(tài)綁定方法，那么會(huì)發(fā)生什么情況呢?動(dòng)態(tài)綁定的調(diào)用是在運(yùn)行時(shí)才決定的，因?yàn)閷?duì)象無(wú)法知道它是屬于方法所在的那個(gè)類(lèi)還是那個(gè)類(lèi)的導(dǎo)出類(lèi)。如果要調(diào)用構(gòu)造器內(nèi)部的一個(gè)動(dòng)態(tài)綁定方法，就要用到那個(gè)方法的被覆蓋后的定義。然而因?yàn)楸桓采w的方法在對(duì)象被完全構(gòu)造之前就會(huì)被調(diào)用，這可能就會(huì)導(dǎo)致一些難于發(fā)現(xiàn)的隱藏錯(cuò)誤。
問(wèn)題引索：
一個(gè)動(dòng)態(tài)綁定的方法調(diào)用會(huì)向外深入到繼承層次結(jié)構(gòu)內(nèi)部，它可以調(diào)動(dòng)導(dǎo)出類(lèi)里的方法，如果我們是在構(gòu)造器內(nèi)部這樣做，那么就可能會(huì)調(diào)用某個(gè)方法，而這個(gè)方法做操縱的成員可能還未進(jìn)行初始化，這肯定就會(huì)招致災(zāi)難的。
敏感的小伙伴是不是想到了開(kāi)頭的那段代碼：
輸出結(jié)果是：
- /*
- polygon() before cal()
- square.cal(), border = 0
- polygon() after cal()
- square.square(), border = 4
- */
我們?cè)谶M(jìn)行square對(duì)象初始化的時(shí)候，會(huì)先進(jìn)行polygon對(duì)象的初始化，在polygon構(gòu)造器中有個(gè)cal()方法，這個(gè)時(shí)候就采用了動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制，調(diào)用了square的cal()，但這個(gè)時(shí)候border這個(gè)變量尚未進(jìn)行初始化，int 類(lèi)型的默認(rèn)值為 0，因此就有了square.cal(), border = 0的輸出。看到這里，小伙伴們是不是有種撥開(kāi)云霧見(jiàn)青天的感覺(jué)!
這組代碼初始化的實(shí)際過(guò)程為：
- 在其他任何事物發(fā)生之前，將分配給對(duì)象的存儲(chǔ)空間初始化成二進(jìn)制的零
- 調(diào)用基類(lèi)構(gòu)造器時(shí)，會(huì)調(diào)用被覆蓋后的cal()方法，由于步驟1的緣故，因此 border 的值為 0
- 按照聲明的順序調(diào)用成員的初始化方法
- 調(diào)用導(dǎo)出類(lèi)的構(gòu)造器主體
呼~(yú)終于復(fù)習(xí)完多態(tài)了，幸好是夢(mèng)，沒(méi)人發(fā)現(xiàn)我的菜。不知道電腦手機(jī)前的你，是否跟小菜一樣呢，如果是的話(huà)趕緊跟小菜一起復(fù)習(xí)，不讓別人發(fā)現(xiàn)自己還不會(huì)多態(tài)哦!
