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java核心系列7-多态

By Wu Yudong on June 11, 2015

原创文章,转载请注明: 转载自工学1号馆

多态是面向对象最核心的机制,多态使程序的可扩展性达到了极至,这篇文章系统的总结java多态机制

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: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。

多态存在的三个必要条件:

要有继承、要有重写、父类引用指向子类对象。

不要把函数重载理解为多态。因为多态是一种运行期的行为,不是编译期的行为。

下面举一个例子

public class Employee{
	protected String name;
	protected int age;
	protected double salary;	
	……
	public  double getSalary(){
		return salary;
	}
	public double getIncome(){
		return salary;
	}
}
public class Manager extends Employee{
	private double bonus;
	……
	public double getIncome(){
		return salary +bonus;
	}
}
public class TestDT {
	public static void main(String[] args) {
        Employee zhang = new Employee("张三",20,200);
        System.out.println(zhang.getSalary());
        System.out.println(zhang.getIncome());

        Manager wang = new Manager("王五",30,3000,1500);
        System.out.println(wang.getSalary());
        System.out.println(wang.getIncome());

        Employee e1= zhang; //将子类实例赋值给一个父类对象是向上转型
        System.out.println(e1.getSalary());  
        System.out.println(e1.getIncome());
        Employee e2 = wang;
        System.out.println(e2.getSalary());
        System.out.println(e2.getIncome());
    }
}

对象调用一个重写方法时,会根据其实例类型调用,而不是根据其对象类型调用。

多态可以让不同子类向上转型到同一个父类:

public class TestClass {
	public static void main(String[] args){
		Employee[] employees = new Employee[]{
				new Employee("张三",20,200),
	 			new Manager("王五",30,3000,1500)};
		for(int i = 0; i < employees.length; i++){
			System.out.println(employees[i]);
		}
	}	
}

如果没有向上转型……

public class TestClass {
	public static void main(String[] args){
		System.out.println(new Employee("张三",20,200));
		System.out.println(new Manager("王五",30,3000,1500);
	}	
}

另一种形式的向上转型——形参实现多态

public class CountPay {
	private static double pay;	
	public static void doCount(Employee e){
		 pay += e.getIncome();
	}	
}
public class TestClass {
	public static void main(String[] args){
		CountPay. doCount(new Employee("张三",20,200));
		CountPay. doCount(new Manager("王五",30,3000,1500));
		}
	}	
}

如果没有多态,每增加一种职工类型就必须重写编写一个对应的doCount方法:

public class CountPay {
	private static double pay;	
	public static void doCount(Employee e){
		 pay += e.getIncome();
	}	
	public static void doCount(Manager m){
		 pay += m.getIncome();
	}	
}
public class TestClass {
	public static void main(String[] args){
		CountPay. doCount(new Employee("张三",20,200));
		CountPay. doCount(new Manager("王五",30,3000,1500);
		}
	}	
}

多态给程序扩展带来了方便,程序可以对父类进行扩展,而不必修改操作父类的一些方法:

public class CountPay {
		 private static double pay;
		 public static void doCount(Employee e){
		 	pay += e.getIncome();
		}
}
public class Retire extends Employee{……}
TestClass.doCount(new Retire ());

来看一个完整的例子:

class Shape {	
	void draw(){
	}	
}
class Circle extends Shape{
	void draw(){
		System.out.println("draw circle");
	}
}
class Square extends Shape{
	void draw(){
		System.out.println("draw square");
	}
}
public class TestDT1{
	public static void main(String[] args) {
		Shape s1=new Circle();
		s1. draw();
		Shape s2=new Square();
		s2. draw();
	}	
}
//
public class TestDT2{
	public static void main(String[] args) {
		Shape s[]=new Shape[2];
		s[0]=new Circle();
		s[1]=new Square();
		for(int i=0;i<s.length;i++){
			s[i]. draw();
		}
	}	
}
//
public class TestDT1{
	private static void testDraw(Shape s){
		s. draw();
	}
	public static void main(String[] args) {
	 	Circle c=new Circle();
		Square s=new Square(); 		
		TestDT1. testDraw(c);
		TestDT1. testDraw(s);
		TestDT1. testDraw(new Circle());
		TestDT1. testDraw(new Square());
	}	
}

 多态的好处

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。
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。
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。
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。
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。

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