Java多態(tài)是如何實(shí)現(xiàn)的?
Java的多態(tài)和C++一樣,是通過(guò)延時(shí)綁定(late binding)或者說(shuō)運(yùn)行時(shí)綁定(runtime binding)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)調(diào)用某一個(gè)對(duì)象引用的方法時(shí),因?yàn)榫幾g器并不知道這個(gè)引用到底指向的是變量聲明時(shí)說(shuō)明的類型對(duì)象,還是該類型子類的對(duì)象。因此編譯器無(wú)法為這次調(diào)用綁定到具體的某個(gè)方法。只有通過(guò)java中的運(yùn)行時(shí)類型識(shí)別(RTTI, Runtime type identification)在運(yùn)行時(shí)綁定到具體的方法。下面是一個(gè)具體的例子:
class shape
{
public void draw()
{
print("shape");
}
}
class triangle extends shape
{
public void draw()
{
print("triangle");
}
}
public class Polymorphism {
public static void main(String[] args)
{
shape s=new triangle();
s.draw();
}
結(jié)果是triangle
s是一個(gè)shape引用,但是在運(yùn)行時(shí)因?yàn)槭莟riangle對(duì)象,所以還是調(diào)用了triangle的draw方法。
Java多態(tài)中的一些陷阱
重寫私有方法?
Java里面是不能重寫私有方法的,這個(gè)其實(shí)很好理解,因?yàn)樗接蟹椒ㄔ谧宇愂遣豢梢?jiàn)的。子類沒(méi)有繼承父類的私有方法,更談不上重寫了。因此在子類中的同名方法是一個(gè)全新的方法。
public class Polymorphism {
private void show()
{
print("show parent");
}
public static void main(String[] args)
{
Polymorphism p=new privateMethod();
p.show();
}
}
class privateMethod extends Polymorphism
{
public void show()
{
print("show derived");
}
}
結(jié)果是 show parent
字段和靜態(tài)方法的多態(tài)?
子類可以繼承父類的非私有字段,子類的字段是否也具有多態(tài)性呢?我們來(lái)看一個(gè)實(shí)際的例子:
class shape
{
protected int perimeter=1;
public void draw()
{
print("shape");
}
public int getPerimeter()
{
return perimeter;
}
}
class triangle extends shape
{
int perimeter=3;
public void draw()
{
print("triangle");
}
public int getPerimeter()
{
return perimeter;
}
public int getSuperPerimeter()
{
return super.perimeter;
}
}
public class Polymorphism {
public static void main(String[] args)
{
shape s=new triangle();
print("s.perimeter:"+s.perimeter);
print("s.getperimeter:"+s.getPerimeter());
triangle t=new triangle();
print("t.perimeter:"+t.perimeter);
print("t.getperimeter:"+t.getPerimeter());
print("t.getsuperperimeter:"+t.getSuperPerimeter());
}
}
以下是運(yùn)行結(jié)果:
這個(gè)運(yùn)行結(jié)果包含了以下信息:
1.triangle對(duì)象向上轉(zhuǎn)型成shape后字段直接訪問(wèn)都是由編譯器確定的,因此不會(huì)表現(xiàn)出多態(tài)性,返回的是1。
2.triangle對(duì)象向上轉(zhuǎn)型成shape后調(diào)用方法訪問(wèn)字段是根據(jù)運(yùn)行時(shí)對(duì)象類型延時(shí)綁定調(diào)用了triangle的getperimeter方法,返回的是3
3.t對(duì)象中包含了兩個(gè)perimeter字段,一個(gè)來(lái)自于他本身,一個(gè)來(lái)自于他的父類。同時(shí)用字段名去調(diào)用該字段時(shí)默認(rèn)返回的是他本身的perimeter字段,要調(diào)用從父類繼承的該字段,要用super.perimeter的方法。
這個(gè)結(jié)果看起來(lái)多多少少讓人有些疑惑,為了避免這種情況出現(xiàn),我們一般都把字段聲明為private(子類就無(wú)法繼承),同時(shí)我們?cè)谧宇愔新暶鞯淖侄巫詈貌灰c從父類繼承的字段同名。
靜態(tài)方法是沒(méi)有多態(tài)性的,因?yàn)殪o態(tài)方法是和類綁定的,不會(huì)存在不知道具體類型的情況。
構(gòu)造函數(shù)的多態(tài)性?
構(gòu)造函數(shù)是不具有多態(tài)性的,因?yàn)闃?gòu)造方法本身是靜態(tài)方法(如果不是的話,就會(huì)陷入雞生蛋,蛋生雞的死循環(huán)了)。要引入我們的問(wèn)題,先來(lái)看一下構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序。
1.為這個(gè)對(duì)象分配的存儲(chǔ)空間都被初始化為0(對(duì)象初始化為null)
2.父類的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用(這樣才能保證在子類的構(gòu)造函數(shù)中訪問(wèn)的字段被初始化)
3.成員變量初始化
4.子類的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用
現(xiàn)在假設(shè)如果在第二步中,我們?cè)诟割惖臉?gòu)造函數(shù)里調(diào)用了某個(gè)方法,這個(gè)方法是不是多態(tài)的?還是來(lái)看一個(gè)具體的例子:
class shape
{
protected int perimeter=1;
public shape()
{
draw();
print("shape created");
}
public void draw()
{
print("draw shape "+perimeter);
}
}
class triangle extends shape
{
int perimeter=3;
public triangle()
{
print("triangle created");
}
public void draw()
{
print("draw triangle "+perimeter);
}
public int getPerimeter()
{
return perimeter;
}
}
public class Polymorphism {
public static void main(String[] args)
{
shape s=new triangle();
}
}
運(yùn)行結(jié)果:
我們可以看到雖然triangle對(duì)象還沒(méi)有構(gòu)造完畢,draw方法仍是動(dòng)態(tài)綁定到了triangle的draw方法。同時(shí)注意到perimeter的值還沒(méi)有初始化為3,而是0。
這樣的結(jié)果就是我們?cè)趖riangle對(duì)象還沒(méi)有被初始化之前就訪問(wèn)了其中的字段。因此我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中要避免在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用其他方法,或者只調(diào)用私有方法(不會(huì)被繼承,因此不會(huì)引發(fā)該問(wèn)題)