Java中的多态

Posted 2020-12-09 jiaweixie

多态与HoFs

朋友们好久不见啊，最近笔者同时在写脚本型语言——javascript，和工业级的面向对象语言——Java。 在写代码的同时呢，也会思考这些语言的不同。今天就拿 Java 中的多态，来谈一谈吧！

概念

多态（Polymorphism）

多态性的核心是多种表现形式。在 Java中，多态性是指对象可以拥有多种形式或者说类型。在面向对象的编程中，多态与如何将一个对象视为其自身类的实例，或者是它的父类的实例，又或者父类的父类的实例等相关。

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上面那段话或许有些抽象，还是让我们举个例子吧：

假设我们拥有两个类：

SLList 类和 VengefulSLList 类，

其中 VengefulSLList 类继承自 SLList 类。并覆写(override)了, removeLast 方法(method)。

我们运行以下代码：

结果：

sl.addLast(50) ; //VengefullSLList没有覆写，调用的是父类（即SLList）的方法

sl.removeLast(); //调用的是自己覆写的 removeLast( ) 方法！

再看一个例子：

public static void main(String[] args){
    VengefullSLList<Integer> s1 = new VengefullSLList<>(9);
    SLList<Integer> s2 = new SLList<>(8);
    s1.removeLast(); // 调用覆写的方法
    s2.removeLast(); // 调用 SLList类的方法
}

事实说明，即使是调用同一个方法，根据对象的不同，其产生的结果是多种多样的！而且，每个对象也能展现不同的类型。

HoF

Higher Order Function: A function that treats another function as data.

高级函数： 是指一个函数把其他函数当成数据。

例如 JavaScript 中的 function 就是一个 对象，可以当做参数传递。

在 Python 中我们可以这样来运用它：

def tenX(x):
	return 10*x
 
def do_twice(f, x):
	return f(f(x))
 
print(do_twice(tenX, 2))
# 200

然而在 Java 中我们没见过这样的用法，这是因为在 jdk8 以前 Java是禁止将函数当参数传递的！

问题

那么问题来了，如果 Java不允许 HoF 的存在，我们怎么解决这类问题呢？

例如比较大小：

def print_larger(x, y, compare, stringify):
    if compare(x, y):
        return stringify(x)
    return stringify(y)
# HoF 模式

def print_larger(x, y):
   if x.largerThan(y):
       return x.str()
   return y.str()
# Subtype Polymorphism 模式
# 子类的多样性

我们主要说说第二种方式：

在代码中，我们为每个对象提供了 largerThan()的方法，通过调用它实现比大小。但是在 Java 中，如果我们想要实现比较各种类型的对象大小的方法呢？比如说，我们要比较企鹅的大小，我们就要实现 企鹅类的 largerThan()方法。我们要比较海豹的大小，就要实现 海豹类的largerThan()方法，。。。。。。

我们发现如果直接实现子类的方法，我们无法实现通用的比较方案，在 C++中我们可以使用重载操作符，在JS中我们可以传入 compare函数。那么我们在Java中如何实现呢？

Comparable接口

前面我们提到了多态，有时候我们调用同名的方法，也会得到不同的结果。我们可以利用这种特性，来构造一个 compareTo() 方法。

在 Java中，我们有一个接口(interface) ， 叫做 Comparable 。

它规定了所有要实现该接口的类，要实现它的 compareTo(T obj) 方法。

通过接口，我们也可以巧妙的实现，对各种类型的对象，提供一个通用的解决方法！

比如我们要实现一个自己的 Util类，里面有一个 max(Comparable[] items )方法，它的功能是，返回给定的对象数组中最大的那个对象。

这里我们使用 Dog类做演示：

项目目录：

我们实现了三个类，分别是 Dog，Util，Util

代码如下：

public class Dog implements Comparable<Dog> {
    private int size; // 尺寸
    private String name; // 名字

    public Dog(){}
    public Dog(int size, String name){
        this.name = name;
        this.size = size;
    }
    public void bark(){
        System.out.println("My name is "+this.name+"!");
    }
    
    @Override
    public int compareTo(Dog other) { // 覆写的compareTo()方法
        return this.size - other.size;
    }
}

public class Util {
    public static Comparable max(Comparable[] items){
        int maxIndex=0;
        // 遍历找出size最大的狗
        for (int i = 0; i < items.length; i++) {
            int cmp = items[i].compareTo(items[maxIndex]);
            if(cmp>0){
                maxIndex = i;
            }
        }
        return items[maxIndex];
    }
}

public class LaunchDog {
    public static void main(String[] args) {
        Dog alice = new Dog(8,"alice");
        Dog ben = new Dog(12,"ben");
        Dog karn = new Dog(6,"karn");
        Dog[] dogs = new Dog[]{alice,ben,karn};
        // 调用 max() 方法
        Dog d =(Dog) Util.max(dogs);
        d.bark();
    }
}

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最后的输出结果为：

My name is ben!

总结

通过分析以上代码，我们发现只要是 实现了 Comparable 接口的类都可以轻松使用 Util类中的 max() 方法选出最大的项。而在 Java 中我们的 集合框架就实现了 Comparable接口，拿来即用，十分方便。

所以，在项目中我们可以利用 接口(interface) , 来实现 在脚本语言中用 HoF 实现的功能。这体现了 Java的多态。

总结，Java通过提供接口 赋予了我们使用回调的能力。

To summarize, interfaces in Java provide us with the ability to make callbacks. Sometimes, a function needs the help of another function that might not have been written yet (e.g. max needs compareTo). A callback function is the helping function (in the scenario, compareTo).

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refer:

USB的CS61b

joshhug老师的gitbook

Oracle的文档