说起来接触java以来也挺久了,却一直没有对自己进行全面的整合,查漏补缺,拿起笔发现有种无从下手的感觉。梳理了一下,如果文中有错误或遗漏的地方,请帮忙指正。谢谢~
面向对象编程有三大特性:封装、继承、多态。
封装:将事物特征和行为抽象出来,并隐藏内部具体的实现机制。隐藏即可以保护数据安全,也可以在不影响类的使用情况下对类进行修改。对外界而言,暴露的仅仅是一个方法。
继承:若两个类之间是is-a
的关系,就可以使用extends关键字对父类的代码进行复用。同时继承允许将对象视为它本身的类型或者它的父类型进行处理,这是使用继承设计多态的基础。
多态:程序中定义的引用变量,它指向的具体类型和它的调用方法在编译中并不确定,只有在程序运行时才确定。这样,不用修改程序代码,就可以让引用变量绑定不同的具体类型,使得调用的方法也随之改变。
多态分成编译时多态和运行时多态。编译时多态指的是方法的重载,属于静态多态,当编译时,会根据参数列表来区分不同的方法,编译完成后,会生成不同的方法。而运行时多态则为运行时动态绑定方法来实现,指的就是多态性。
多态性
前置概念:
方法绑定:将一个方法的调用和方法主体关联起来就叫做方法绑定。
从多态的概念上可以看出,在程序中,方法绑定并不一定发生在程序运行期间,还有在程序运行前就绑定的情况。在程序运行前就绑定的称作前期绑定,而在运行时根据对象具体类型进行绑定的称作后期绑定或动态绑定。实现后期绑定必须有某种机制以便在运行时判断对象的类型。
向上转型:把一个对象的引用视为对它父类型的引用称作向上转型。缺陷:在使用过程中,只能以父类为基准,使用也只能使用父类中的属性方法,导致丢失子类的一部分属性和方法。
例如:苹果,香蕉,橙子都是水果,实体类Apple,Banana,Orange
全都继承Fruit类。
public class Fruit {
public void name(){
System.out.println("水果");
}
public static void main(String[] arg0){
Fruit apple = new Apple();
apple.name();
}
}
class Apple extends Fruit{
public void name(){
System.out.println("青苹果");
}
public void name(String name){
System.out.println("设置名字为"+name);
}
public void setName(String color){
System.out.println("设置名字为"+name);
}
}
class Banana extends Fruit{
public void name(){
System.out.println("香蕉");
}
}
class Orange extends Fruit{
public void name(){
System.out.println("橙子");
}
}
那么
Fruit apple = new Apple();
Fruit banana = new Banana();
Fruit orange = new Orange();
就是Fruit的多态表现。可以理解成引用变量apple
类型为Fruit
,具体指向的则是Apple对象的实例,具体理解为:Apple
对象继承Fruit
,所以Apple
会自动的向上转型为Fruit
对象,所以apple
可以指向Apple
。但是由于使用了向上转型,那么也会存在向上转型的缺陷。例如:apple
是不能使用name(String color)
和setName(String name)
方法的,不管是子类的属性还是子类特有的方法,包括子类重载的方法。例如apple.name();
可以得到值:青苹果
。但是,编写apple.name("红苹果")
或者apple.setName("红苹果")
是会提示错误。
多态的实现:
1.用继承设计进行设计
条件:继承关系、重写父类中的方法和隐式的向上转型。
在之前的代码,添加一个实体类Person
,内部存在行为eat(Fruit fruit)
方法。
class Person{
public void eat(Fruit fruit){
System.out.print("吃的");
fruit.name();
}
}
public static void main(String[] arg0){
Fruit apple = new Apple();
Fruit banana = new Banana();
Fruit orange = new Orange();
Person july = new Person();
july.eat(apple);
july.eat(banana);
july.eat(orange);
}
输出:
吃的青苹果
吃的香蕉
吃的橙子
可以看到并没有使用eat(Apple apple)
一类的方法,但也能正确的执行方法,我们不用为单独的每个人创建类似于eatApple(Apple apple)
这样的方法,而且对于每一个继承了Fruit
类的水果类来说,都可以直接给person.eat(Fruit)
调用。
2.用接口进行设计
条件:实现接口,并覆盖其中的方法。
类似于使用继承设计多态,接口设计如下所示:
public class FruitDemo implements IFruit{
@Override
public void name() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("水果");
}
public static void main(String[] arg0){
AppleDemo apple = new AppleDemo();
BananaDemo banana = new BananaDemo();
PersonDemo july = new PersonDemo();
july.eat(apple);
july.eat(banana);
}
}
class PersonDemo{
public void eat(IFruit fruit){
System.out.print("吃的");
fruit.name();
}
}
class AppleDemo implements IFruit{
@Override
public void name() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("苹果");
}
}
class BananaDemo implements IFruit{
@Override
public void name() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("香蕉");
}
}
interface IFruit{
void name();
}
输出:
吃的苹果
吃的香蕉
可以看到,程序中Person
类实例july
动态调用实现了IFruit
接口的类,并且正确返回了信息。
多态特性之协变返回类型
子类方法的返回类型可以是父类方法的返回类型的子类。例如:
public class Fruit {
public String name = "水果";
public String getName(){
System.out.println("fruit name --"+ name);
return name;
}
public static void main(String[] arg0){
Person person = new Person();
person.buy().getName();
Person man = new Man();
man.buy().getName();
}
}
class Apple extends Fruit{
public String name = "苹果";
public String getName(){
System.out.println("apple name --"+ name);
return name;
}
}
class Person{
public Fruit buy(){
return new Fruit();
}
}
class Man extends Person{
public Apple buy(){
return new Apple();
}
}
输出:
fruit name --水果
apple name --苹果
在这里看到,子类Man
中的方法,返回类型并不是Fruit
,而是Fruit
的子类,运行的也是子类Apple
的方法。
多态存在的缺陷:
1.对私有方法和final修饰的方法无效。
public class Fruit {
public void name(){
System.out.println("水果");
}
public final void findName(){
System.out.println("找水果");
}
private void getName(){
System.out.println("拿水果");
}
public static void main(String[] arg0){
Fruit apple = new Apple();
apple.findName();
apple.getName();
}
}
class Apple extends Fruit{
public void getName(){
System.out.println("拿到苹果");
}
public void name(){
System.out.println("青苹果");
}
public void name(String name){
System.out.println("苹果设置成"+name);
}
public void setName(String name){
System.out.println("苹果设置成"+name);
}
}
输出:
找水果
拿水果
2.对父类字段和静态方法无效。
public class Fruit {
public String name = "水果";
public String getName(){
return name;
}
public static String getFruitName(){
return "水果";
}
public static void main(String[] arg0){
Fruit apple = new Apple();
System.out.println("apple.name = "+apple.name+";apple.getName() = "+apple.getName());
Apple apple1 = new Apple();
System.out.println("apple1.name = "+apple1.name+";apple1.getName() = "+apple1.getName()+";apple1.getName1() = "+apple1.getName1());
System.out.println("Fruit.getFruitName = "+ Fruit.getFruitName()+";Apple.getFruitName = "+Apple.getFruitName());
}
}
class Apple extends Fruit{
public String name = "苹果";
public String getName(){
return name;
}
public static String getFruitName(){
return "苹果";
}
public String getName1(){
return super.name;
}
}
输出:
apple.name = 水果;apple.getName() = 苹果
apple1.name = 苹果;apple1.getName() = 苹果;apple1.getName1() = 水果
Fruit.getFruitName = 水果;Apple.getFruitName = 苹果
可以看到 字段并不会覆盖的,在子类Apple
中是存在两个name
字段的,当使用Fruit apple
引用时,apple.name
使用的是父类Fruit中的字段,而当Apple apple1
时,使用的是子类自己的字段。
静态方法是不会有多态性的,它关联的对象,而不是实例。
构造函数和多态:
构造函数执行的顺序:
1.调用基类的构造器,这个顺序会不断递归下去,因为构造一个类,先构造基类,直到树结构的最顶层。
2.按声明顺序调用成员的初始化方法。
3.调用导出类的构造器主体
构造器内部的多态方法:
如果一个构造方法的内部调用正在构造的对象的一个动态绑定方法,会发生什么情况?例如:
public class Fruit {
public String name = "水果";
public Fruit(){
System.out.println("getName before--");
System.out.println("getName--"+getName());
System.out.println("getName after --");
}
public String getName(){
return name;
}
public static void main(String[] arg0){
Fruit apple =new Apple();
}
}
class Apple extends Fruit{
public String name = "苹果";
public Apple(){
System.out.println("Apple getName--"+getName());
}
public String getName(){
return name;
}
}
输出:
getName before--
getName--null
getName after --
Apple getName--苹果
可以看到,在结果中存在一个null
值,如果当前属性是基本数据类型,那么输出的就是类型的初始默认值。之后会按照声明顺序来构造实例,所以后面得到的就是有值得了。
文章主要参考《Thinking in Java》第八章 多态