JAVA:一篇文章理清多态

很多人总是喜欢,或者说错误地将JAVA中的多态理解得很复杂,最常见的错误说法就是所谓“方法的多态”,他们会给出类似下面的例子来佐证“多态是指方法的多态”:

复制代码

//Enginner和Mechanic是Employee的子类,构造函数参数均为月薪salary
Employee a=new Enginner(100);
Employee b=new Mechanic(100);

//getAnnualSalary是Employee类的方法,用于计算并返回年薪
System.out.println(a.getAnnualSalary());//输出1500,Enginner年薪为15倍月薪
System.out.println(b.getAnnualSalary());//输出1300,Mechanic年薪为13倍月薪
复制代码

  从结果上看,a、b都是Employee类对象变量,然而对a调用getAnnualSalary()返回的是15salary,对b调用getAnnualSalary()却返回了13salary,好像的确是所谓“方法的多态”,毕竟对同一类对象变量调用同一个方法,内部实现方式却出现不同了嘛。基于这样的想法,甚至有一些人将多态扩展到了更广泛、更复杂的情况,比如下面这种,连泛型都算进了多态中:

  

  那么,多态真的是有那么多种情况吗?真的是只要方法名相同,而参数或者内部实现方式不同,就要看成是多态吗?不不不,这种说法纯属扯淡,JAVA中的多态有且只有一种情况:对象变量是多态的。这个理解至关重要,可以说对于多态的概念,要记住的就是这个点。但是,为什么在上面的例子中,对a和b调用同一个方法,会有不同的效果呢?注意,这是方法调用的知识范畴,只是恰好和多态相关罢了。下面我们就来理清一下多态与方法调用的知识。

  JAVA中的多态是由继承机制带来的,正是因为有继承机制,所以才存在多态。简单来说,多态的起因就是JAVA中允许一个父类对象变量引用一个子类对象(至于为什么我们之后会说):

//Son是Father的子类
Father variable=new Son(); //variable是一个Father类对象变量,但它实际引用的对象却是Son类对象
  由于父类对象变量可以引用子类对象,所以当我们看到一个A类对象变量时,我们不能一口咬定它所引用的对象就是A类对象,它也有可能引用B类对象、C类对象……只要它引用的对象是A类的子类对象就行。这就是多态:对象变量实际引用的对象的类型不一定是对象变量声明的类型。

  但是单纯的多态并没卵用,我令Employee类对象变量a引用了一个Enginner对象,然后呢,即便我在Enginner中重写了getAnnualSalary以返回15薪,在对a调用getAnnualSalary时依然返回12薪吗?(假设Employee类中getAnnualSalary返回12*salary)那有什么意义?

  所以实际上,多态的存在,必须要有方法调用时的动态绑定支持才有意义。所谓方法调用的动态绑定,就是:虚拟机会调用与变量所引用的实际类型最匹配的那个方法。

  举例来说,Employee类的getAnnualSalary返回12salary,Enginner类重写了该方法以返回15salary,那么当出现下述情况时:

Employee a=new Enginner(100);
int annualSalary=a.getAnnualSalary();
  虚拟机会先判断变量a所引用的对象实际上是什么类型(此例实际类型为Enginner),然后查看其实际类型是否重写了该方法(此例Enginner重写了Employee中的getAnnualSalary方法),如果是则调用其实际类型中的该方法(此例也即调用Enginner类中返回15*salary的getAnnualSalary),否则调用a声明的类型(即Employee)中的该方法。

  通过多态+动态绑定,我们就可以快速地实现一些效果。比如说写一个抽象类List,声明一个get方法以获取列表中指定元素,声明一个set方法以设置列表中指定元素,然后实现一个非抽象子类LinkedList,内部采用链表结构存储列表,再实现一个ArrayList,内部采用数组结构存储列表。这样一来,我们就可以利用多态+动态绑定这样写代码:

List a=new ArrayList();
oldValue=a.get(i);
a.set(i,newValue);
  如果我们想要使用一个可以良好支持随机访问的列表,我们就可以像上面这样写,即令a引用一个ArrayList对象,如果哪一天我们希望此处改用使用良好支持动态增减的列表了,只需要将

List a=new ArrayList();
  改为:

List a=new LinkedList();
  即可,而其余代码不需要改动。通过方法的动态绑定,对get和set的调用都将自动成为对LinkedList类中的方法调用。这样一来,改变列表的实际存储结构就成了一个很简单的事情。

  此外,多态+动态绑定还可以在“只关注通用方法”时起到简化代码的效果。什么意思呢?举例来说就是Enginner和Mechanic有各自不同的,在Employee类基础上新增的方法。但是我们在统计员工薪水时,并不想关注它们各自独有的东西,只想关注同样作为Employee都会有的年薪。那我就可以将各个Enginner、Mechanic都放进一个Employee数组中,然后遍历该数组,对每个元素调用getAnnualSalary并输出,而不用为Enginner创个数组遍历一遍,再对Mechanic创个数组遍历一遍。

  当然,多态+动态绑定还有许多其他用途,尤其是在JAVA的各集合类应用上,此处不予细谈。

  如果说动态绑定是解决了多态的方法调用问题,那么静态绑定就是为了快速实现(方法)重载机制。所谓重载机制就是指在JAVA中,允许一个方法的名字与已存在的另一个方法相同,只要这两个方法的参数个数或类型不同即可。这种多个方法名字相同、参数不同的情况,就是方法重载。此处所说的“方法”也可以是构造器,因此这种机制叫做:重载。

  要想实现重载,就得在调用方法时,根据调用时所给的参数决定到底调用哪个方法。但是到底该什么时候确定这件事呢?在JAVA中,这个确认步骤在编译器将源代码翻译为字节码时确定,也即由编译器javac根据方法调用时所给的参数个数、类型来确定实际该调用哪个方法,从而实现重载。因为是在编译时确定的,所以这个绑定过程就是静态绑定。

  但是需要注意的是,静态绑定并不算真正的“绑定”,它其实是一个筛选。什么意思呢?举例来说,假设Employee类的getAnnualSalary还有一个带参数的版本:getAnnualSalary(double bonusRate),即给定一个“奖金比例”来计算年薪,那么当对一个Employee类对象变量a调用getAnnualSalary()时,编译器会先进行静态绑定,即筛选,从而确定此处的方法调用不可能是带参数的版本,但有可能是Employee类的该方法,也有可能是Enginner或Mechanic类的该方法,经过静态绑定后,剩下了三种可能,再由虚拟机在运行时通过动态绑定确定真正调用的方法。

  其实重载也可以做成让虚拟机来做的事情,但是通过编译器的静态绑定筛选掉一部分方法,就可以令虚拟机在确定实际调用方法时减少一些工作量,只关注于动态绑定的可能方法上。所以说静态绑定是为了快速实现重载。

  有关多态、方法调用的相关知识当然还有许多细节,比如一个方法x(int)和重载的方法x(double),在调用x(3)时既可以是调用x(int),也可以是调用x(double),到底选哪个?为什么重载不允许仅仅返回类型不同?不过这些细节问题并不是本文想要讨论的东西,本文要说的基本上就是上面那些提纲挈领的内容。

  总的来说,在学习JAVA多态时最重要的点就是要明白多态就是指对象变量的多态,不要去把多态这个概念复杂化。至于所谓“方法的多态”,其实就是方法调用的静态绑定(筛选)和动态绑定。

需要更多学习资料的加群:537775426,阿里Java高级架构师免费直播讲解知识点,分享知识,多年工作经验的梳理和总结,带着大家全面、科学地建立自己的技术体系和技术认知!

原文地址:http://blog.51cto.com/13676067/2091769

时间: 2024-08-01 07:52:29

JAVA:一篇文章理清多态的相关文章

一篇文章读懂Java类加载器

Java类加载器算是一个老生常谈的问题,大多Java工程师也都对其中的知识点倒背如流,最近在看源码的时候发现有一些细节的地方理解还是比较模糊,正好写一篇文章梳理一下. 关于Java类加载器的知识,网上一搜一大片,我自己也看过很多文档,博客.资料虽然很多,但还是希望通过本文尽量写出一些自己的理解,自己的东西.如果只是重复别人写的内容那就失去写作的意义了. 类加载器结构 名称解释: 根类加载器,也叫引导类加载器.启动类加载器.由于它不属于Java类库,这里就不说它对应的类名了,很多人喜欢称Boots

N个任务掌握java系列之统计一篇文章中单词出现的次数

问题:统计一篇文章中单词出现的次数 思路: (1)将文章(一个字符串存储)按空格进行拆分(split)后,存储到一个字符串(单词)数组中. (2)定义一个Map,key是字符串类型,保存单词:value是数字类型,保存该单词出现的次数. (3)遍历(1)中得到的字符串数组,对于每一个单词,考察Map的key中是否出现过该单词,如果没出现过,map中增加一个元素,key为该单词,value为1(第一次出现): 如果,在map的key中发现了该单词,则通过key找到对应的value(单词出现的次数)

“全栈2019”Java第五十四章:多态详解

难度 初级 学习时间 10分钟 适合人群 零基础 开发语言 Java 开发环境 JDK v11 IntelliJ IDEA v2018.3 文章原文链接 "全栈2019"Java第五十四章:多态详解 下一章 "全栈2019"Java第五十五章:方法的静态绑定与动态绑定 学习小组 加入同步学习小组,共同交流与进步. 方式一:关注头条号Gorhaf,私信"Java学习小组". 方式二:关注公众号Gorhaf,回复"Java学习小组"

“全栈2019”Java第五十七章:多态与构造方法详解

难度 初级 学习时间 10分钟 适合人群 零基础 开发语言 Java 开发环境 JDK v11 IntelliJ IDEA v2018.3 文章原文链接 "全栈2019"Java第五十七章:多态与构造方法详解 下一章 "全栈2019"Java第五十八章:多态中方法返回类型可以是子类类型 学习小组 加入同步学习小组,共同交流与进步. 方式一:关注头条号Gorhaf,私信"Java学习小组". 方式二:关注公众号Gorhaf,回复"Java

面试题-关于Java线程池一篇文章就够了

在Java面试中,线程池相关知识,虽不能说是必问提,但出现的频次也是非常高的.同时又鉴于公众号"程序新视界"的读者后台留言让写一篇关于Java线程池的文章,于是就有本篇内容,本篇将基于Java线程池的原理.实现以及相关源码进行讲解等. 什么是线程池 线程池是一种多线程处理形式,处理过程中将任务提交到线程池,任务的执行交由线程池来管理. 为了充分利用CPU多核资源,应用都会采用多线程并行/并发计算,最大限度的利用多核提升应用程序性能. 试想一下,如果每个请求都执行一遍创建线程.执行任务.

一篇文章带你了解spring框架

虽然现在流行用SpringBoot了,很多配置已经简化和封装了,但是对于Spring的一些基础我们了解一些是对我们自己的架构思想很有帮助的!接下来和笔者一起来探讨一下Spring框架吧! 1.什么是Spring框架?Spring框架有哪些主要模块? Spring框架是一个为Java应用程序的开发提供了综合.广泛的基础性支持的Java平台.Spring帮助开发者解决了开发中基础性的问题,使得开发人员可以专注于应用程序的开发.Spring框架本身亦是按照设计模式精心打造,这使得我们可以在开发环境中安

一篇文章看懂spark 1.3+各版本特性

Spark 1.6.x的新特性Spark-1.6是Spark-2.0之前的最后一个版本.主要是三个大方面的改进:性能提升,新的 Dataset API 和数据科学功能的扩展.这是社区开发非常重要的一个里程碑.1. 性能提升根据 Apache Spark 官方 2015 年 Spark Survey,有 91% 的用户想要提升 Spark 的性能.Parquet 性能自动化内存管理流状态管理速度提升 10X 2. Dataset APISpark 团队引入了 DataFrames,新型Datase

【科普】一篇文章让你知晓Spark

说起大数据的工具,最广为人知的就是Hadoop和Spark了,Hadoop在上一篇文章中已经有所介绍,这期小编就为大家介绍后起之秀Spark. Spark是一个运算速度快如闪电的Apache项目,研发人员声称它是"一种用于数据大规模处理的快速通用引擎",[A1]  Spark是UC BerkeleyAMP lab所开源的类Hadoop MapReduce的通用的并行计算框架,基于map reduce算法实现的分布式计算,拥有Hadoop MapReduce所具有的优点.[A2] 它提供

一篇文章看懂Android学习最佳路线

为什么中高级Android程序员不多呢?这是一个问题,我不好回答,但是我想写一篇文章来描述下Android的学习路线,期望可以帮助更多的Android程序员提升自己. 作者:来源:Android开发中文站|2015-11-12 10:40 收藏 分享 前言 看到一篇文章中提到"最近几年国内的初级Android程序员已经很多了,但是中高级的Android技术人才仍然稀缺",这的确不假,从我在百度所进行的一些面试来看,找一个适合的高级Android工程师的确不容易,一般需要进行大量的面试才