继承、多态、重载和重写

什么是多态?它的实现机制是什么呢?重载和重写的区别在那里?这就是这一次我们要回顾的四个十分重要的概念:继承、多态、重载和重写。

继承

简单的说,继承就是在一个现有类型的基础上,通过增加新的方法或者重定义已有方法(下面会讲到,这种方式叫重写)的方式,产生一个新的类型。继承是面向对象的三个基本特征--封装、继承、多态的其中之一,我们在使用JAVA时编写的每一个类都是在继承,因为在JAVA语言中,java.lang.Object类是所有类最根本的基类(或者叫父类、超类),如果我们新定义的一个类没有明确地指定继承自哪个基类,那么JAVA就会默认为它是继承自Object类的。

我们可以把JAVA中的类分为以下三种:
普通类:使用class定义且不含有抽象方法的类。
抽象类:使用abstract class定义的类,它可以含有,也可以不含有抽象方法。
接口类:使用interface定义的类。

在这三种类型之间存在下面的继承规律:
普通类可以继承(extends)普通类,可以继承(extends)抽象类,可以继承(implements)接口。
抽象类可以继承(extends)普通类,可以继承(extends)抽象类,可以继承(implements)接口。
接口只能继承(extends)接口。

请注意上面三条规律中每种继承情况下使用的不同的关键字extends和implements,它们是不可以随意替换的。大家知道,一个普通类继承一个接口后,必须实现这个接口中定义的所有方法,否则就只能被定义为抽象类。我在这里之所以没有对implements关键字使用“实现”这种说法是因为从概念上来说它也是表示一种继承关系,而且对于抽象类implements接口的情况下,它并不是一定要实现这个接口定义的任何方法,因此使用继承的说法更为合理一些。

以上三条规律同时遵守下面这些约束:
普通类和抽象类都只能最多继承一个普通类,或者最多继承一个抽象类,并且这两种情况是互斥的,也就是说它们要么继承一个普通类,要么继承一个抽象类。
普通类、抽象类和接口在继承接口时,不受数量的约束,理论上可以继承无限多个接口。当然,对于普通类来说,它必须实现它所继承的所有接口中定义的全部方法。

继承给我们的编程带来的好处就是对原有类的复用(重用)。就像模块的复用一样,类的复用可以提高我们的开发效率,实际上,模块的复用是大量类的复用叠加后的效果。除了继承之外,我们还可以使用组合的方式来复用类。所谓组合就是把原有类定义为新类的一个属性,通过在新类中调用原有类的方法来实现复用。如果新定义的类型与原有类型之间不存在被包含的关系,也就是说,从抽象概念上来讲,新定义类型所代表的事物并不是原有类型所代表事物的一种,比如黄种人是人类的一种,它们之间存在包含与被包含的关系,那么这时组合就是实现复用更好的选择。下面这个例子就是组合方式的一个简单示例:
Java代码 收藏代码

public class Sub {  
    private Parent p = new Parent();  
  
    public void doSomething() {  
        // 复用Parent类的方法  
        p.method();  
        // other code  
    }  
}  
  
class Parent {  
    public void method() {  
        // do something here  
    }  
}  

当然,为了使代码更加有效,我们也可以在需要使用到原有类型(比如Parent p)时,才对它进行初始化。

使用继承和组合复用原有的类,都是一种增量式的开发模式,这种方式带来的好处是不需要修改原有的代码,因此不会给原有代码带来新的BUG,也不用因为对原有代码的修改而重新进行测试,这对我们的开发显然是有益的。因此,如果我们是在维护或者改造一个原有的系统或模块,尤其是对它们的了解不是很透彻的时候,就可以选择增量开发的模式,这不仅可以大大提高我们的开发效率,也可以规避由于对原有代码的修改而带来的风险。

多态

多态是又一个重要的基本概念,上面说到了,它是面向对象的三个基本特征之一。究竟什么是多态呢?我们先看看下面的例子,来帮助理解:
Java代码 收藏代码

//汽车接口  
interface Car {  
    // 汽车名称  
    String getName();  
  
    // 获得汽车售价  
    int getPrice();  
}  
  
// 宝马  
class BMW implements Car {  
    public String getName() {  
        return "BMW";  
    }  
  
    public int getPrice() {  
        return 300000;  
    }  
}  
  
// 奇瑞QQ  
class CheryQQ implements Car {  
    public String getName() {  
        return "CheryQQ";  
    }  
  
    public int getPrice() {  
        return 20000;  
    }  
}  
  
// 汽车出售店  
public class CarShop {  
    // 售车收入  
    private int money = 0;  
  
    // 卖出一部车  
    public void sellCar(Car car) {  
        System.out.println("车型:" + car.getName() + "  单价:" + car.getPrice());  
        // 增加卖出车售价的收入  
        money += car.getPrice();  
    }  
  
    // 售车总收入  
    public int getMoney() {  
        return money;  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        CarShop aShop = new CarShop();  
        // 卖出一辆宝马  
        aShop.sellCar(new BMW());  
        // 卖出一辆奇瑞QQ  
        aShop.sellCar(new CheryQQ());  
        System.out.println("总收入:" + aShop.getMoney());  
    }  
}  

运行结果:
车型:BMW 单价:300000
车型:CheryQQ 单价:20000
总收入:320000

继承是多态得以实现的基础。从字面上理解,多态就是一种类型(都是Car类型)表现出多种状态(宝马汽车的名称是BMW,售价是300000;奇瑞汽车的名称是CheryQQ,售价是2000)。将一个方法调用同这个方法所属的主体(也就是对象或类)关联起来叫做绑定,分前期绑定和后期绑定两种。下面解释一下它们的定义:
前期绑定:在程序运行之前进行绑定,由编译器和连接程序实现,又叫做静态绑定。比如static方法和final方法,注意,这里也包括private方法,因为它是隐式final的。
后期绑定:在运行时根据对象的类型进行绑定,由方法调用机制实现,因此又叫做动态绑定,或者运行时绑定。除了前期绑定外的所有方法都属于后期绑定。

多态就是在后期绑定这种机制上实现的。多态给我们带来的好处是消除了类之间的耦合关系,使程序更容易扩展。比如在上例中,新增加一种类型汽车的销售,只需要让新定义的类继承Car类并实现它的所有方法,而无需对原有代码做任何修改,CarShop类的sellCar(Car car)方法就可以处理新的车型了。新增代码如下:
Java代码 收藏代码
// 桑塔纳汽车

class Santana implements Car {  
    public String getName() {  
        return "Santana";  
    }  
  
    public int getPrice() {  
        return 80000;  
    }  
}  

重载和重写

重载和重写都是针对方法的概念,在弄清楚这两个概念之前,我们先来了解一下什么叫方法的型构。型构就是指方法的组成结构,具体包括方法的名称和参数,涵盖参数的数量、类型以及出现的顺序,但是不包括方法的返回值类型,访问权限修饰符,以及abstract、static、final等修饰符。比如下面两个就是具有相同型构的方法:
Java代码 收藏代码

public void method(int i, String s) {  
    // do something  
}  
  
public String method(int i, String s) {  
    // do something  
}  

而这两个就是具有不同型构的方法: 
Java代码  收藏代码
public void method(int i, String s) {  
    // do something  
}  
  
public void method(String s, int i) {  
    // do something  
}  

了解完型构的概念后我们再来看看重载和重写,请看它们的定义:
重写,英文名是override,是指在继承情况下,子类中定义了与其基类中方法具有相同型构的新方法,就叫做子类把基类的方法重载了。这是实现多态必须的步骤。
重载,英文名是overload,是指在同一个类中定义了一个以上具有相同名称,但是型构不同的方法。在同一个类中,是不允许定义多于一个的具有相同型构的方法的。

我们来考虑一个有趣的问题:构造器可以被重载吗?答案当然是可以的,我们在实际的编程中也经常这么做。实际上构造器也是一个方法,构造器名就是方法名,构造器参数就是方法参数,而它的返回值就是新创建的类的实例。但是构造器却不可以被子类重写,因为子类无法定义与基类具有相同型构的构造器。
转载:http://zangweiren.iteye.com/blog/568060

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