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JAVA面向对象中多态性表现在哪些方面?

归档日期:07-02       文本归类:方法多态      文章编辑:爱尚语录

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  数据抽象、继承和多态是面向对象程序设计语言的三大特性。多态,我觉得它的作用就是用来将接口和实现分离开,改善代码的组织结构,增强代码的可读性。在某些很简单的情况下,或许我们不使用多态也能开发出满足我们需要的程序,但大多数情况,如果没有多态,就会觉得代码极其难以维护。

  在Java中,谈论多态就是在讨论方法调用的绑定,绑定就是将一个方法调用同一个方法主体关联起来。在C语言中,方法(在C中称为函数)的绑定是由编译器来实现的,在英文中称为early binding(前期绑定),因此,大家自然就会想到相对应的late binding(后期绑定),这在Java中通常叫做run-time binding(运行时绑定),我个人觉得这样称呼更贴切,运行时绑定的目的就是在代码运行的时候能够判断对象的类型。通过一个简单的例子说明:

  最后的输出结果分别是father和mother,将派生类的引用传给基类的引用,然后调用重写方法,基类的引用之所以能够找到应该调用那个派生类的方法,就是因为程序在运行时进行了绑定。

  学过Java基础的人都能很容易理解上面的代码和多态的原理,但是仍有一些关键的地方需要注意的,算是自己对多态的一个小结:

  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。在我另外一篇文章中说到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。

  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。

  从相同的基类派生出来的多个派生类可被当作同一个类型对待,可对这些不同的类型进行同样的处理。

  这些不同派生类的对象响应同一个方法时的行为是有所差别的,这正是这些相似的类之间彼此区别的不同之处。

  如果在程序运行期间进行绑定,称为后期绑定,后期绑定也称为“动态绑定”或“运行时绑定”。

  在Java中,多态性是依靠动态绑定实现的,即Java虚拟机在运行时确定要调用哪一个同名方法。

  由于多态性,一个父类的引用变量可以指向不同的子类对象,并且在运行时根据父类引用变量所指向对象的实际类型执行相应的子类方法。

  ShapeDemo类中随机生成矩形、圆、三角形,然后用Shape类型的引用调用。

  封装隐藏了类的内部实现机制,从而可以在不影响使用者的前提下改变类的内部结构,同时保护了数据。

  方法的重写、重载与动态连接构成多态性。Java之所以引入多态的概念,原因之一是它在类的继承问题上和C++不同,后者允许多继承,这确实给其带来的非常强大的功能,但是复杂的继承关系也给C++开发者带来了更大的麻烦,为了规避风险,Java只允许单继承,派生类与基类间有IS-A的关系(即“猫”is a “动物”)。这样做虽然保证了继承关系的简单明了,但是势必在功能上有很大的限制,所以,Java引入了多态性的概念以弥补这点的不足,此外,抽象类和接口也是解决单继承规定限制的重要手段。同时,多态也是面向对象编程的精髓所在。

  我定义了一个子类Cat,它继承了Animal类,那么后者就是前者是父类。我可以通过

  很简单,它表示我定义了一个Animal类型的引用,指向新建的Cat类型的对象。由于Cat是继承自它的父类Animal,所以Animal类型的引用是可以指向Cat类型的对象的。那么这样做有什么意义呢?因为子类是对父类的一个改进和扩充,所以一般子类在功能上较父类更强大,属性较父类更独特,

  定义一个父类类型的引用指向一个子类的对象既可以使用子类强大的功能,又可以抽取父类的共性。

  所以,父类类型的引用可以调用父类中定义的所有属性和方法,而对于子类中定义而父类中没有的方法,它是无可奈何的;

  同时,父类中的一个方法只有在在父类中定义而在子类中没有重写的情况下,才可以被父类类型的引用调用;

  对于父类中定义的方法,如果子类中重写了该方法,那么父类类型的引用将会调用子类中的这个方法,这就是动态连接。

  //如果父类类型的引用中调用了func2()方法,那么必然是子类中重写的这个方法

  上面的程序是个很典型的多态的例子。子类Child继承了父类Father,并重载了父类的func1()方法,重写了父类的func2()方法。重载后的func1(int i)和func1()不再是同一个方法,由于父类中没有func1(int i),那么,父类类型的引用child就不能调用func1(int i)方法。而子类重写了func2()方法,那么父类类型的引用child在调用该方法时将会调用子类中重写的func2()。

  三、如果子类中重写了父类中的一个方法,那么在调用这个方法的时候,将会调用子类中的这个方法;(动态连接、动态调用)

  四、变量不能被重写(覆盖),”重写“的概念只针对方法,如果在子类中”重写“了父类中的变量,那么在编译时会报错。

  java 的这种机制遵循一个原则:当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。

  1. 如果a是类A的一个引用,那么,a可以指向类A的一个实例,或者说指向类A的一个子类。

  2. 如果a是接口A的一个引用,那么,a必须指向实现了接口A的一个类的实例。

  SUN目前的JVM实现机制,类实例的引用就是指向一个句柄(handle)的指针,这个句柄是一对指针:

  一个指针指向一张表格,实际上这个表格也有两个指针(一个指针指向一个包含了对象的方法表,另外一个指向类对象,表明该对象所属的类型);

  自动实现向上转型。通过该语句,编译器自动将子类实例向上移动,成为通用类型BaseClass;

  子类的。在运行时期,将根据a这个对象引用实际的类型来获取对应的方法。所以才有多态性。一个基类的对象引用,被赋予不同的子类对象引用,执行该方法时,将表现出不同的行为。

  在a1=c2的时候,仍然是存在两个句柄,a1和c2,但是a1和c2拥有同一块数据内存块和不同的函数表。

  在java里面,向上转型是自动进行的,但是向下转型却不是,需要我们自己定义强制进行。

  3、记住一个很简单又很复杂的规则,一个类型引用只能引用引用类型自身含有的方法和变量。

  你可能说这个规则不对的,因为父类引用指向子类对象的时候,最后执行的是子类的方法的。

  其实这并不矛盾,那是因为采用了后期绑定,动态运行的时候又根据型别去调用了子类的方法。而假若子类的这个方法在父类中并没有定义,则会出错。

  例如,DerivedC类在继承BaseClass中定义的函数外,还增加了几个函数(例如 myFun())

  当你使用父类引用指向子类的时候,其实jvm已经使用了编译器产生的类型信息调整转换了。

  这里你可以这样理解,相当于把不是父类中含有的函数从虚拟函数表中设置为不可见的。注意有可能虚拟函数表中有些函数地址由于在子类中已经被改写了,所以对象虚拟函数表中虚拟函数项目地址已经被设置为子类中完成的方法体的地址了。

  只是c++中编译器很多是把类型信息和虚拟函数信息都放在一个虚拟函数表中,但是利用某种技术来区别。

  Java把类型信息和函数信息分开放。Java中在继承以后,子类会重新设置自己的虚拟函数表,这个虚拟函数表中的项目有由两部分组成。从父类继承的虚拟函数和子类自己的虚拟函数。

  这样我等于实例化了一个Man的对象,并声明了一个Human的引用,让它去指向Man这个对象

  这2句话,就是最好的证明,因为不知道它是大熊猫,但知道它的父类是动物,所以,

  如果在子类 Man下你 写了一些它独有的方法 比如 eat(),而Human没有这个方法,

  一个引用类型变量如果声明为父类的类型,但实际引用的是子类对象,那么该变量就不能再访问子类中新增加的属性和方法

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