java编程思想----11,运行期类型鉴定

11 运行期类型鉴定

 

运行期类型鉴定(RTTI)的概念初看非常简单——手上只有基础类型的一个句柄时,利用它判断一个对象的正确类型。

然而,对RTTI的需要暴露出了面向对象设计许多有趣(而且经常是令人困惑的)的问题,并把程序的构造问题正式摆上了桌面。

本章将讨论如何利用Java在运行期间查找对象和类信息。这主要采取两种形式:一种是“传统”RTTI,它假定我们已在编译和运行期拥有所有类型;另一种是Java1.1特有的“反射”机制,利用它可在运行期独立查找类信息。首先讨论“传统”的RTTI,再讨论反射问题。

 

11.1 RTTI的需要

请考虑下面这个熟悉的类结构例子,它利用了多形性。常规类型是Shape类,而特别衍生出来的类型是Circle,Square和Triangle。

 

516页图

 

这是一个典型的类结构示意图,基础类位于顶部,衍生类向下延展。面向对象编程的基本目标是用大量代码控制基础类型(这里是Shape)的句柄,所以假如决定添加一个新类(比如Rhomboid,从Shape衍生),从而对程序进行扩展,那么不会影响到原来的代码。在这个例子中,Shape接口中的动态绑定方法是draw(),所以客户程序员要做的是通过一个普通Shape句柄调用draw()。draw()在所有衍生类里都会被覆盖。而且由于它是一个动态绑定方法,所以即使通过一个普通的Shape句柄调用它,也有表现出正确的行为。这正是多形性的作用。

所以,我们一般创建一个特定的对象(Circle,Square,或者Triangle),把它上溯造型到一个Shape(忽略对象的特殊类型),以后便在程序的剩余部分使用匿名Shape句柄。

作为对多形性和上溯造型的一个简要回顾,可以象下面这样为上述例子编码(若执行这个程序时出现困难,请参考第3章3.1.2小节“赋值”):

 

516-517页程序

 

基础类可编码成一个interface(接口)、一个abstract(抽象)类或者一个普通类。由于Shape没有真正的成员(亦即有定义的成员),而且并不在意我们创建了一个纯粹的Shape对象,所以最适合和最灵活的表达方式便是用一个接口。而且由于不必设置所有那些abstract关键字,所以整个代码也显得更为清爽。

每个衍生类都覆盖了基础类draw方法,所以具有不同的行为。在main()中创建了特定类型的Shape,然后将其添加到一个Vector。这里正是上溯造型发生的地方,因为Vector只容纳了对象。由于Java中的所有东西(除基本数据类型外)都是对象,所以Vector也能容纳Shape对象。但在上溯造型至Object的过程中,任何特殊的信息都会丢失,其中甚至包括对象是几何形状这一事实。对Vector来说,它们只是Object。

用nextElement()将一个元素从Vector提取出来的时候,情况变得稍微有些复杂。由于Vector只容纳Object,所以nextElement()会自然地产生一个Object句柄。但我们知道它实际是个Shape句柄,而且希望将Shape消息发给那个对象。所以需要用传统的"(Shape)"方式造型成一个Shape。这是RTTI最基本的形式,因为在Java中,所有造型都会在运行期间得到检查,以确保其正确性。那正是RTTI的意义所在:在运行期,对象的类型会得到鉴定。

在目前这种情况下,RTTI造型只实现了一部分:Object造型成Shape,而不是造型成Circle,Square或者Triangle。那是由于我们目前能够肯定的唯一事实就是Vector里充斥着几何形状,而不知它们的具体类别。在编译期间,我们肯定的依据是我们自己的规则;而在编译期间,却是通过造型来肯定这一点。

现在的局面会由多形性控制,而且会为Shape调用适当的方法,以便判断句柄到底是提供Circle,Square,还是提供给Triangle。而且在一般情况下,必须保证采用多形性方案。因为我们希望自己的代码尽可能少知道一些与对象的具体类型有关的情况,只将注意力放在某一类对象(这里是Shape)的常规信息上。只有这样,我们的代码才更易实现、理解以及修改。所以说多形性是面向对象程序设计的一个常规目标。

然而,若碰到一个特殊的程序设计问题,只有在知道常规句柄的确切类型后,才能最容易地解决这个问题,这个时候又该怎么办呢?举个例子来说,我们有时候想让自己的用户将某一具体类型的几何形状(如三角形)全都变成紫色,以便突出显示它们,并快速找出这一类型的所有形状。此时便要用到RTTI技术,用它查询某个Shape句柄引用的准确类型是什么。

 

你可能感兴趣的:(java编程思想)