有时候,类的同一种功能有多种实现方式,到底采用哪种实现方式,取决于调用者给定的参数。例如杂技师能训练动物,对于不同的动物有不同的训练方式。
public void train(Dog dog){
//训练小狗站立、排队、做算术
…
}
public void train(Monkey monkey){
//训练小猴敬礼、翻筋斗、骑自行车
…
}
再例如某个类的一个功能是比较两个城市是否相同,一种方式是按两个城市的名字进行比较,另一种方式是按两个城市的名字,以及城市所在国家的名字进行比较。
public boolean isSameCity (String city1,String city2){
return city1.equals(city2);
}
public boolean isSameCity(String city1,String city2,String country1,String country2){
return isSameCity(city1, city2) && country1.equals(country2);
}
再例如java.lang.Math类的max()方法能够从两个数字中取出最大值,它有多种实现方式。
public static int max(int a,int b)
public static int max(long a,long b)
public static int max(float a,float b)
public static int max(double a,double b)
以下程序多次调用Math类的max()方法,运行时,Java虚拟机先判断给定参数的类型,然后决定到底执行哪个max()方法。
//参数均为int类型,因此执行max(int a,int b)方法
Math.max(1,2);
//参数均为float类型,因此执行max(float a,float b)方法
Math.max(1.0F, 2.0F);
//参数中有一个是double类型,自动把另一个参数2转换为double类型,
//执行max(double a,double b)方法
Math.max(1.0,2);
对于类的方法(包括从父类中继承的方法),如果有两个方法的方法名相同,但参数不一致,那么可以说,一个方法是另一个方法的重载方法。
重载方法必须满足以下条件:
l 方法名相同。
l 方法的参数类型、个数、顺序至少有一项不相同。
l 方法的返回类型可以不相同。
l 方法的修饰符可以不相同。
在一个类中不允许定义两个方法名相同,并且参数签名也完全相同的方法。因为假如存在这样的两个方法,Java虚拟机在运行时就无法决定到底执行哪个方法。参数签名是指参数的类型、个数和顺序。
例如以下Sample类中已经定义了一个amethod()方法。
public class Sample{
public void amethod(int i, String s){}
//加入其他方法
}
下面哪些方法可以加入到Sample类中,并且保证编译正确呢?
A)public void amethod(String s, int i){} (可以)
B)public int amethod(int i, String s){return 0;} (不可以)
C)private void amethod(int i, String mystring){} (不可以)
D)public void Amethod(int i, String s) {} (可以)
E)abstract void amethod(int i); (不可以)
选项A的amethod()方法的参数顺序和已有的不一样,所以能作为重载方法加入到Sample类中。
选项B和选项C的amethod()方法的参数签名和已有的一样,所以不能加入到Sample类中。对于选项C,尽管String类型的参数的名字和已有的不一样,但比较参数签名无须考虑参数的具体名字。
选项D的方法名为Amethod,与已有的不一样,所以能加入到Sample类中。
选项E的方法的参数数目和已有的不一样,因此是一种重载方法。但由于此处的Sample类不是抽象类,所以不能包含这个抽象方法。假如把Sample类改为抽象类,就能把这个方法加入到Sample类中了。
再例如,以下Sample类中已经定义了一个作为程序入口的main()方法。
abstract public class Sample{
public static void main( String[] s){}
//加入其他方法
}
下面哪些方法可以加入到Sample类中,并且保证编译正确呢?
A)abstract public void main(String s, int i); (可以)
B)public final static int main( String[] s){} (不可以)
C)private void main(int i, String mystring){} (可以)
D)public void main( String s) throws Exception{} (可以)
作为程序入口的main()方法也可以被重载。以上选项A、C和D都可以被加入到Sample类中。选项B与已有的main()方法有相同的方法签名,因此不允许再加入到Sample类中。
方法覆盖
假如有100个类,分别为Sub1,Sub2…Sub100,它们的一个共同行为是写字,除了Sub1类用脚写字 外,其余的类都用手写字。可以抽象出一个父类Base,它有一个表示写字的方法write(),那么这个方法到底如何实现呢?从尽可能提高代码可重用性的 角度看,write()方法应该采用适用于大多数子类的实现方式,这样就可以避免在大多数子类中重复定义write()方法。因此Base类的write ()方法的定义如下:
public void write(){ //Base类的write()方法
//用手写字
…
}
由于Sub1类的写字的实现方式与Base类不一样,因此在Sub1类中必须重新定义write()方法。
public void write(){ //Sub1类的write()方法
//用脚写字
…
}
如果在子类中定义的一个方法,其名称、返回类型及参数签名正好与父类中某个方法的名称、返回类型及参数签名相匹配,那么可以说,子类的方法覆盖了父类的方法。
覆盖方法必须满足多种约束,下面分别介绍。
(1)子类方法的名称、参数签名和返回类型必须与父类方法的名称、参数签名和返回类型一致。例如以下代码将导致编译错误。
public class Base {
public void method() {…}
}
public class Sub extends Base{
public int method() { //编译错误,返回类型不一致
return 0;
}
}
Java编译器首先判断Sub类的method()方法与Base类的method()方法的参数签名,由于两者一 致,因此Java编译器认为Sub类的method()方法试图覆盖父类的方法,既然如此,Sub类的method()方法就必须和被覆盖的方法具有相同 的返回类型。
以下代码中子类覆盖了父类的一个方法,然后又定义了一个重载方法,这是合法的。
public class Base {
public void method() {…}
}
public class Sub extends Base {
public void method(){…} //覆盖Base类的method()方法
public int method(int a) { //重载method()方法
return 0;
}
}
(2)子类方法不能缩小父类方法的访问权限。例如以下代码中子类的method()方法是私有的,父类的method()方法是公共的,子类缩小了父类方法的访问权限,这是无效的方法覆盖,将导致编译错误。
public class Base {
public void method() {…}
}
public class Sub extends Base {
private void method() {…} //编译错误,子类方法缩小了父类方法的访问权限
}
为什么子类方法不允许缩小父类方法的访问权限呢?这是因为假如没有这个限制,将会与Java语言的多态机制发生冲突。例如对于以下代码:
Base base=new Sub(); //base变量被定义为Base类型,但引用Sub类的实例
base.method();
Java编译器认为以上是合法的代码。但在运行时,根据动态绑定规则,Java虚拟机会调用base变量所引用的 Sub实例的method()方法,如果这个方法为private类型,Java虚拟机就无法访问它。所以为了避免这样的矛盾,Java语言不允许子类方 法缩小父类中被覆盖方法的访问权限。本章第6.6节(多态)对多态做了进一步的阐述。
(3)子类方法不能抛出比父类方法更多的异常,关于异常的概念参见第9章(异常处理)。子类方法抛出的异常必须和父类方法抛出的异常相同,或者子类方法抛出的异常类是父类方法抛出的异常类的子类。
例如,假设异常类ExceptionSub1和ExceptionSub2是ExceptionBase类的子类,则以下的代码是合法的:
public class Base {
void method()throws ExceptionBase{}
}
public class Sub1 extends Base {
void method()throws ExceptionSub1{}
}
public class Sub2 extends Base {
void method()throws ExceptionSub1,ExceptionSub2{}
}
public class Sub3 extends Base {
void method()throws ExceptionBase{}
}
以下代码不合法:
public class Base {
void method() throws ExceptionSub1{ }
}
public class Sub1 extends Base {
void method()throws ExceptionBase {} //编译出错
}
public class Sub2 extends Base {
void method()throws ExceptionSub1,ExceptionSub2 {} //编译出错
}
为什么子类方法不允许抛出比父类方法更多的异常呢?这是因为假如没有这个限制,将会与Java语言的多态机制发生冲突。例如对于以下代码:
Base base=new Sub2(); //base变量被定义为Base类型,但引用Sub2类的实例
try{
base.method();
}catch(ExceptionSub1 e){ … } //仅仅捕获ExceptionSub1异常
Java编译器认为以上是合法的代码。但在运行时,根据动态绑定规则,Java虚拟机会调用base变量所引用的 Sub2实例的method()方法。假如Sub2实例的method()方法抛出ExceptionSub2异常,由于该异常没有被捕获,将导致程序异 常终止。
(4)方法覆盖只存在于子类和父类(包括直接父类和间接父类)之间。在同一个类中方法只能被重载,不能被覆盖。
(5)父类的静态方法不能被子类覆盖为非静态方法。例如以下的代码将导致编译错误:
public class Base {
public static void method() { }
}
public class Sub extends Base {
public void method() { } //编译出错
}
(6)子类可以定义与父类的静态方法同名的静态方法,以便在子类中隐藏父类的静态方法。在编译时,子类定义的静态方法也必须满足与方法覆盖类似的约束:方法的参数签名一致,返回类型一致,不能缩小父类方法的访问权限,不能抛出更多的异常。例如以下代码是合法的:
public class Base {
static int method(int a) throws BaseException{ return 0; }
}
public class Sub extends Base{
public static int method(int a) throws SubException { return 0; }
}
子类隐藏父类的静态方法和子类覆盖父类的实例方法,这两者的区别在于:运行时,Java虚拟机把静态方法和所属的类 绑定,而把实例方法和所属的实例绑定。下面举例来解释这一区别。在例程6-1中,Base类和它的子类即Sub类中都定义了实例方法method()和静 态方法staticMethod()。
例程6-1 Sub.java
package hidestatic;
class Base{
void method(){ //实例方法
System.out.println("method of Base");
}
static void staticMethod(){ //静态方法
System.out.println("static method of Base");
}
}
public class Sub extends Base{
void method(){ //覆盖父类的实例方法method()
System.out.println("method of Sub");
}
static void staticMethod(){ //隐藏父类的静态方法staticMethod()
System.out.println("static method of Sub");
}
public static void main(String args[]){
Base sub1=new Sub(); //sub1变量被声明为Base类型,引用Sub实例
sub1.method(); //打印 method of Sub
sub1.staticMethod(); //打印 static method of Base
Sub sub2=new Sub(); //sub2变量被声明为Sub类型,引用Sub实例
sub2.method(); //打印 method of Sub
sub2.staticMethod(); //打印 static method of Sub
}
}
运行Sub类的main()方法,程序将输出:
method of Sub
static method of Base
method of Sub
static method of Sub
引用变量sub1和sub2都引用Sub类的实例,Java虚拟机在执行sub1.method()和sub2.method()时,都调用Sub实例的method()方法,此时父类Base的实例方法method()被子类覆盖。
引用变量sub1被声明为Base类型,Java虚拟机在执行sub1. staticMethod()时,调用Base类的staticMethod()方法,可见父类Base的静态方法staticMehtod()不能被子类覆盖。
引用变量sub2被声明为Sub类型,Java虚拟机在执行sub2. staticMethod()时,调用Sub类的staticMethod()方法,Base类的staticMehtod()方法被Sub类的staticMehtod()方法隐藏。
(7)父类的非静态方法不能被子类覆盖为静态方法。例如以下代码是不合法的:
public class Base {
void method() { }
}
public class Sub extends Base {
static void method() { } //编译出错
}
(8)父类的私有方法不能被子类覆盖。例如在例程6-2中,子类Sub中定义了一个和父类Base中的方法同名、参 数签名和返回类型一致,但访问权限不一致的方法showMe(),父类中showMe()的访问权限为private,而子类中showMe()的访问权 限为public。尽管这在形式上和覆盖很相似,但Java虚拟机对此有不同的处理机制。子类方法覆盖父类方法的前提是,子类必须能继承父类的特定方法, 由于Base类的private类型的showMe()方法不能被Sub类继承,因此Base类的showMe()方法和Sub类的showMe()方法 之间并没有覆盖关系。
例程6-2 Sub.java
package privatetest;
class Base {
private String showMe() {
return "Base";
}
public void print(){
System.out.println(showMe()); //到底调用Base类的showMe()还是Sub类的showMe()?
}
}
public class Sub extends Base {
public String showMe(){
return "Sub";
}
public static void main(String args[]){
Sub sub=new Sub();
sub.print();
}
}
执行以上Sub类的main()方法,会打印出结果“Base”,这是因为print()方法在Base类中定义,因此print()方法会调用在Base类中定义的private类型的showMe()方法。
但是如果把Base类的showMe()方法改为public类型,其他代码不变:
public class Base {
public String showMe() {
return "Base";
}
…
}
再执行以上Sub类的main()方法的代码,会打印出结果“Sub”,这是因为此时Sub类的showMe()方 法覆盖了Base类的showMe()方法。因此尽管print()方法在Base类中定义,Java虚拟机还是会调用当前Sub实例的showMe() 方法。
(9)父类的抽象方法可以被子类通过两种途径覆盖:一是子类实现父类的抽象方法;二是子类重新声明父类的抽象方法。例如以下代码合法:
public abstract class Base {
abstract void method1();
abstract void method2();
}
public abstract class Sub extends Base {
public void method1(){…} //实现method1()方法,并且扩大访问权限
public abstract void method2(); //重新声明method2()方法,仅仅扩大访问权限,但不实现
Tips
狭义的理解,覆盖仅指子类覆盖父类的具体方法,即非抽象方法,在父类中提供了方法的默认实现方式,而子类采用不同的实现方式。在本书中,为了叙述方便,把子类实现父类的抽象方法也看做方法覆盖。例如以下代码不合法:
public abstract class Base {
abstract void method1();
abstract void method2();
}
public abstract class Sub extends Base {
private void method1(){…} //编译出错,不能缩小访问权限
private abstract void method2(); //编译出错,不能缩小访问权限
}
(10)父类的非抽象方法可以被覆盖为抽象方法。例如以下代码合法:
public class Base {
void method(){ }
}
public abstract class Sub extends Base {
public abstract void method(); //合法
}
图6-2 Sub类继承Base类
在本书提供的UML类框图中,在子类中只会显示子类特有的方法及覆盖父类的方法,而不会显示直接从父类中继承的方 法。例如,图6-2表明Base类是抽象类(Base名字用斜体字表示),method1()为抽象方法(method1名字用斜体字表示), method2()和method3()为具体方法。Sub类是Base类的子类,Sub类实现了Base类的method1()方法,覆盖了Base类 的method2()方法,直接继承Base类的method3()方法,此外Sub类还有自己的method4()方法。