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  知道Java里绑定的所有方法都通过后期绑定具有多形性以后,就可以相应地编写自己的代码,令其与基础类沟通。此时,所有的衍生类都保证能用相同的代码正常地工作。或者换用另一种方法,我们可以“将一条消息发给一个对象,让对象自行判断要做什么事情。

作者:中国IT实验室 来源:中国IT实验室 2007年9月25日

关键字: 编程 java

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  知道Java里绑定的所有方法都通过后期绑定具有多形性以后,就可以相应地编写自己的代码,令其与基础类沟通。此时,所有的衍生类都保证能用相同的代码正常地工作。或者换用另一种方法,我们可以“将一条消息发给一个对象,让对象自行判断要做什么事情。”
  
  在面向对象的程序设计中,有一个经典的“形状”例子。由于它很容易用可视化的形式表现出来,所以经常都用它说明问题。但很不幸的是,它可能误导初学者认为OOP只是为图形化编程设计的,这种认识当然是错误的。
  
  形状例子有一个基础类,名为Shape;另外还有大量衍生类型:Circle(圆形),Square(方形),Triangle(三角形)等等。大家之所以喜欢这个例子,因为很容易理解“圆属于形状的一种类型”等概念。下面这幅继承图向我们展示了它们的关系:
  

  上溯造型可用下面这个语句简单地表现出来:
  
  Shape s = new Circle();
  
  在这里,我们创建了Circle对象,并将结果句柄立即赋给一个Shape。这表面看起来似乎属于错误操作(将一种类型分配给另一个),但实际是完全可行的――因为按照继承关系,Circle属于Shape的一种。因此编译器认可上述语句,不会向我们提示一条出错消息。
  
  当我们调用其中一个基础类方法时(已在衍生类里覆盖):
  
  s.draw();
  
  同样地,大家也许认为会调用Shape的draw(),因为这毕竟是一个Shape句柄。那么编译器怎样才能知道该做其他任何事情呢?但此时实际调用的是Circle.draw(),因为后期绑定已经介入(多形性)。
  
  下面这个例子从一个稍微不同的角度说明了问题:
  
  //: Shapes.java
  // Polymorphism in Java
  
  class Shape {
   void draw() {}
   void erase() {}
  }
  
  class Circle extends Shape {
   void draw() {
  System.out.println("Circle.draw()");
   }
   void erase() {
  System.out.println("Circle.erase()");
   }
  }
  
  class Square extends Shape {
   void draw() {
  System.out.println("Square.draw()");
   }
   void erase() {
  System.out.println("Square.erase()");
   }
  }
  
  class Triangle extends Shape {
   void draw() {
  System.out.println("Triangle.draw()");
   }
   void erase() {
  System.out.println("Triangle.erase()");
   }
  }
  
  public class Shapes {
   public static Shape randShape() {
  switch((int)(Math.random() * 3)) {
   default: // To quiet the compiler
   case 0: return new Circle();
   case 1: return new Square();
   case 2: return new Triangle();
  }
   }
   public static void main(String[] args) {
  Shape[] s = new Shape[9];
  // Fill up the array with shapes:
  for(int i = 0; i < s.length; i++)
   s[i] = randShape();
  // Make polymorphic method calls:
  for(int i = 0; i < s.length; i++)
   s[i].draw();
   }
  } ///:~
  
  针对从Shape衍生出来的所有东西,Shape建立了一个通用接口――也就是说,所有(几何)形状都可以描绘和删除。衍生类覆盖了这些定义,为每种特殊类型的几何形状都提供了独一无二的行为。
  
  在主类Shapes里,包含了一个static方法,名为randShape()。它的作用是在每次调用它时为某个随机选择的Shape对象生成一个句柄。请注意上溯造型是在每个return语句里发生的。这个语句取得指向一个Circle,Square或者Triangle的句柄,并将其作为返回类型Shape发给方法。所以无论什么时候调用这个方法,就绝对没机会了解它的具体类型到底是什么,因为肯定会获得一个单纯的Shape句柄。
  
  main()包含了Shape句柄的一个数组,其中的数据通过对randShape()的调用填入。在这个时候,我们知道自己拥有Shape,但不知除此之外任何具体的情况(编译器同样不知)。然而,当我们在这个数组里步进,并为每个元素调用draw()的时候,与各类型有关的正确行为会魔术般地发生,就象下面这个输出示例展示的那样:
  
  Circle.draw()
  Triangle.draw()
  Circle.draw()
  Circle.draw()
  Circle.draw()
  Square.draw()
  Triangle.draw()
  Square.draw()
  Square.draw()
  
  当然,由于几何形状是每次随机选择的,所以每次运行都可能有不同的结果。之所以要突出形状的随机选择,是为了让大家深刻体会这一点:为了在编译的时候发出正确的调用,编译器毋需获得任何特殊的情报。对draw()的所有调用都是通过动态绑定进行的。

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