个人对Java中多态的一些简单理解

Posted 2020-08-14

什么是多态

1. 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。这是我们最后一个概念，也是最重要的知识点。
2. 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）
3. 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。
4. 多态的作用：消除类型之间的耦合关系。
5. 现实中，关于多态的例子不胜枚举。

下面是多态存在的三个必要条件，要求大家做梦时都能背出来！

多态存在的三个必要条件
一、要有继承；
二、要有重写；
三、父类引用指向子类对象。

 多态的好处：

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。

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。

1.        Java中除了static和final方法外，其他所有的方法都是运行时绑定的。private方法都被隐式指定为final的，因此final的方法不会在运行时绑定。当在派生类中重写基类中static、final、或private方法时，实质上是创建了一个新的方法。

 

2.在派生类中，对于基类中的private方法，最好采用不同的名字。

 

3.包含抽象方法的类叫做抽象类。注意定义里面包含这样的意思，只要类中包含一个抽象方法，该类就是抽象类。抽象类在派生中就是作为基类的角色，为不同的子类提供通用的接口。

 

4.对象清理的顺序和创建的顺序相反，当然前提是自己想手动清理对象，因为大家都知道Java垃圾回收器。

 

5.在基类的构造方法中小心调用基类中被重写的方法，这里涉及到对象初始化顺序。

 

6.构造方法是被隐式声明为static方法。

 

7.用继承表达行为间的差异，用字段表达状态上的变化。

 

在JAVA中有两种多态是指：运行时多态和编译时多态。

 

关于类的多态性简介如下：

多态性是面向对象的核心特征之一,类的多态性提供类中成员设计的灵活性和方法执行的多样性.

1、类多态性表现

(1)方法重载

重载表现为同一个类中方法的多态性.一个类生命多个重载方法就是为一种功能提供多种实现.编译时,根据方法实际参数的数据类型\个数和次序,决定究竟应该执行重载方法中的哪一个.

(2)子类重定义从父类继承来的成员

当子类从父类继承来的成员不适合子类时,子类不能删除它们,但可以重定义它们,使弗雷成员适应子类的新需求.子类重定义父类成员,同名成员在父类与子类之间表现出多态性,父类对象引用父类成员,子类对象引用子类成员,不会产生冲突和混乱.

子类可重定义父类的同名成员变量,称子类隐藏父类成员变量.子类也可以重定义父类的同名成员方法，当子类方法的参数列表与父类方法参数列表完全相同时，称为子类方法覆盖（override）父类方法。覆盖父类方法时，子类方法的访问权限不能小于父类方法的权限。

由于Object类的equals()方法比较两个对象的引用是否相等而不是值是否相等,因此一个类要覆盖Object类的equals()方法,提供本类两个对象比较相等方法.

覆盖表现为父类与子类之间方法的多态性.java 寻找执行方法的原则是:从对象所属的类开始,寻找匹配的方法执行,如果当前类中没有匹配的方法,则逐层向上依次在父类或祖先类中寻找匹配方法,直到Object类.

 

2、super 引用

在子类的成员方法中,可以使用代词super引用父类成员.super引用的语法如下:

super([参数列表]) //在子类的构造方法体中,调用父类的构造方法

super.成员变量 //当子类隐藏父类成员变量时,引用父类同名成员变量

super.成员方法([参数列表]) //当子类覆盖父类成员方法时,调用父类同名成员方法

*注意:super引用没有单独使用的语法

3、多态性有两种:

1）编译时多态性

对于多个同名方法,如果在编译时能够确定执行同名方法中的哪一个,则称为编译时多态性.

2）运行时多态性

如果在编译时不能确定,只能在运行时才能确定执行多个同名方法中的哪一个,则称为运行时多态性.

方法覆盖表现出两种多态性,当对象获得本类实例时,为编译时多态性,否则为运行时多态性,例如:

XXXX x1 = new XXXX(参数列表); //对象获得本类实例,对象与其引用的实例类型一致

XXX xx1 = new XXX(参数列表);

x1.toString(); //编译时多态性,执行XXX类的方法.

xx1.toString(); //编译时多态性,执行XXXX类覆盖的方法.

XXXX为XXX的父类.

由于子类对象既是父类对象,父类对象与子类对象之间具有赋值相容性,父类对象能够被赋值为子类对象.例如,

XXXX x2 = new XXX(参数列表); //父类对象获得子类实例,子类对象即是父类对象

x2.toString(); //运行时多态

 

x2声明为父类对象却获得子类XXX的实例,那么x2.toString()究竟执行父类方法还是执行子类覆盖的方法呢?

这分为两种情况:

取决于子类是否覆盖父类方法.如果子类覆盖父类方法,则执行子类方法;

如果没有覆盖,则执行父类方法.

在编译时,仅仅依据对象所属的类,系统无法确定到底应该执行那个类的方法,只有运行时才能确定,因此这是运行时多态.

父类对象并不能执行所有的子类方法,只能执行那些父类中声明\子类覆盖的子类方法.

 

 

 

在这样一个体系中，多态表现出多种形式的能力。通用多态引用有相同结构类型的大量对象，他们有着共同的特征。特定的多态涉及的是小部分没有相同特征的对象。四种多态可做以下描述：

　　强制的：一种隐式做类型转换的方法。

　　重载的：将一个标志符用作多个意义。

　　参数的：为不同类型的参数提供相同的操作。

　　包含的：类包含关系的抽象操作。

　　我将在讲述子类型多态前简单介绍一下这几种多态。

　　强制的多态

　　强制多态隐式的将参数按某种方法，转换成编译器认为正确的类型以避免错误。在以下的表达式中，编译器必须决定二元运算符‘+’所应做的工作：

　　2.0 + 2.0

　　2.0 + 2

　　2.0 + "2"

　　第一个表达式将两个double的操作数相加；Java中特别声明了这种用法。

　　第二个表达式将double型和int相加。Java中没有明确定义这种运算。不过，编译器隐式的将第二个操作数转换为double型，并作double型的加法。做对程序员来说十分方便，否则将会抛出一个编译错误，或者强制程序员显式的将int转换为double。

　　第三个表达式将double与一个String相加。Java中同样没有定义这样的操作。所以，编译器将double转换成String类型，并将他们做串联。

　 　强制多态也会发生在方法调用中。假设类Derived继承了类Base，类C有一个方法，原型为m(Base)，在下面的代码中，编译器隐式的将 Derived类的对象derived转化为Base类的对象。这种隐式的转换使m(Base)方法使用所有能转换成Base类的所有参数。

C c = new C();

Derived derived = new Derived();

c.m( derived );

　　并且，隐式的强制转换，可以避免类型转换的麻烦，减少编译错误。当然，编译器仍然会优先验证符合定义的对象类型。

　　重载的多态

　 　重载允许用相同的运算符或方法，去表示截然不同的意义。‘+’在上面的程序中有两个意思：两个double型的数相加；两个串相连。另外还有整型相加， 长整型，等等。这些运算符的重载，依赖于编译器根据上下文做出的选择。以往的编译器会把操作数隐式转换为完全符合操作符的类型。虽然Java明确支持重 载，但不支持用户定义的操作符重载。

　　Java支持用户定义的函数重载。一个类中可以有相同名字的方法，这些方法可以有不同的意义。这些重载的方法中，必须满足参数数目不同，相同位置上的参数类型不同。这些不同可以帮助编译器区分不同版本的方法。

　　编译器以这种唯一表示的特征来表示不同的方法，比用名字表示更为有效。据此，所有的多态行为都能编译通过。

　　强制和重载的多态都被分类为特定的多态，因为这些多态都是在特定的意义上的。这些被划入多态的特性给程序员带来了很大的方便。强制多态排除了麻烦的类型和编译错误。重载多态像一块糖，允许程序员用相同的名字表示不同的方法，很方便。

　　参数的多态

　 　参数多态允许把许多类型抽象成单一的表示。例如，List抽象类中，描述了一组具有同样特征的对象，提供了一个通用的模板。你可以通过指定一种类型以重 用这个抽象类。这些参数可以是任何用户定义的类型，大量的用户可以使用这个抽象类，因此参数多态毫无疑问的成为最强大的多态。

　　乍一 看，上面抽象类好像是java.util.List的功能。然而，Java实际上并不支持真正的安全类型风格的参数多态，这也是 java.util.List和java.util的其他集合类是用原始的java.lang.Object写的原因（参考我的文章"A Primordial Interface?" 以获得更多细节）。Java的单根继承方式解决了部分问题，但没有发挥出参数多态的全部功能。Eric Allen有一篇精彩的文章“Behold the Power of Parametric Polymorphism”，描述了Java通用类型的需求，并建议给Sun的Java规格需求#000014号文档"Add Generic Types to the Java Programming Language."（参考资源链接）

　　包含的多态

　　包含多态通过值的类型和集合的包含关系实现了多态的行为.在包括Java在内的众多面向对象语言中，包含关系是子类型的。所以，Java的包含多态是子类型的多态。