About java polymorphism

1. Polymorphism

2. Agenda
• 概述
• 关于耦合
• RE - 向上类型转换
• 多态
• Pitfall: private方法
• Pitfall: 属性和静态方法
• 扩展
• 向下转型
• Object getClass()

3. 概述
• 多态, 又称动态绑定(Dynamic binding), 是
OO(面向对象)中继数据抽象(data abstraction)
和 继承(inheritance)之后的第三大特性;
• 多态为分离”接口与实现”提供了可能, 这样
能够极大程度的降低程序模块之间的耦合
性.

4. 关于耦合
• 耦合是指如果程序A依赖于程序B的实现, 那么
程序A/B之间存在耦合关系; 耦合会导致程序的
灵活性大幅下降, 考虑这样一个系统:
模块(Module)A依赖于子模块B的实现, 先如今由于某
些
需求需要使用另一种方式实现子模块B, 由于A与B之
间
紧密耦合导致A模块也需要作相应的修改.
• 解耦是指通过更加优良的设计来降低程序之间
的耦合性, 在java中可以通过接口(interface)/继
承/多态等特性来达到低耦合的设计;

5. RE - 向上类型转换
Upcasting
• 向上类型转换是指引用可以指向该类及其子类的所有对象, 比如, 按照如下继承关系:
Class A A a = new A();
a = new B();
a = new C(); // A的引用可以指向A/B/C
B b = new C();
Class B
C c = new C();
Class C
• 方法在声明时可以指定某个基类或者接口(比如A), 而在调用时则可以
传入相应的具体实现(比如B/C), eg:
// 方法声明
void f(A a) {......}
// 调用
A a = new B();
f(a);
f(new C())

6. 多态
• 方法绑定(method-call binding)是指将方法调用与方
法体联系在一起;
• 分为两种类型
1), 静态绑定(early binding)
指在编译阶段, 指定某个方法调用执行某个方
法体;
2), 动态绑定(dynamic binding)
也称late binding, 是指在运行时根据具体的类型
来决定方法调用执行具体哪一个方法的定义. 动
态绑定是java采用的一种方法绑定方式, 所谓的多态也
就是指方法动态绑定;

7. 多态
• 由于Upcasting特性, 方法(比如:void f(A))在调用时输入的实参(比如: p1)
有可能是不同的具体实现类型: 形参类型本身(class A)及其子类型(class
B); 考虑这样一个问题: 如果在方法(f)内调用该实参(p1)的某个方法(比
如: pf), 那么最终调用的是class A还是class B上面的实现? 示例:
class A {
void pf()...
}
class B extends A {
void pf() ... // override
}
class C {
f(A p1) ... // 形参类型是A
}
// 使用
C c = new C();
A a = new B();
c.f(a); // 这里会调用class A里面的pf实现还是class B的?

8. 多态
• 根据对方法动态绑定(多态)的解释, 可以确
定在上面的示例中由于运行时具体类型是B,
因此会调用class B中定义的pf方法.
• 这就是多态: 运行时根据具体类型的不同,
决定不同的方法调用, 从而体现出不同的行
为;
• 示例: demo/Demo1.java

9. Pitfall: private方法
• 在《 7, Reusing Classes 》章节中讲到private方法默认是final, 因
此不能被覆盖;
• 示例:
public class PrivateOverride {
private void f() { print("private f()"); }
public static void main(String[] args) {
PrivateOverride po = new Derived();
po.f(); // output: private f();
}
}
class Derived extends PrivateOverride {
public void f() { print("public fs()"); }
}
• 示例: demo/PrivateOverride.java

10. Pitfall: 属性和静态方法
• 对于类属性以及静态方法, 不会有多态行为;
• 示例:
class A {
public int i = 1;
public static void f()...
}
class B extends A {
public int i = 2;
public static void f()...
public static void main(String[] args) {
A a = new B();
System.out.println(a.i);
a.f(); //
}
}
• 示例: demo/Demo2.java
• 示例: demo/Demo3.java

11. 扩展
• 子类可以覆盖父类的方法, 同时也可以通过添加其他的方法进行扩展;
比如:
class A {
void f()...
void g() ...
}
class B extends A {
void m()... // m, n方法是一种扩展
void n()...
}
• 结合向上转型和多态, 可以通过父类的接口调用子类的方法, 比如:
A a= new B();
a.f();
a.g(); // 运行时与B中的方法进行绑定
但是不能调用子类扩展的其他方法,
a.m();
a.n(); // 编译错误

12. 向下转型
• 向上转型导致具体类型信息的丢失, 进而导
致无法调用子类扩展的其他方法; 这时候就
需要做”向下转型”操作; 参照上一页的示例:
((B)a).m();
((B)a).n(); // ok
• 向下转型不总是一个安全的操作, 如果对象
的类型与目标类型不同那么会抛出
ClassCastException异常;
• 示例: demo/Demo4.java

13. Object getClass()
• 在Object基类中定义了Class getClass()方法用
于返回对象的具体类型信息; Class类对应的
是java编译后的.class文件, 该类提供了一些
接口用于获取该类的名称, 属性, 方法等运行
时信息, 参考链接:
1), String getName() 返回类名(包含包信息), 比如demo.B;
2), Package getPackge() 返回包
3), Method[] getMethods() 返回定义的方法
......
• 示例: demo/Demo4.java