Java 多型

Java 多型

多型是同一個行為具有多個不同表現形式或形態的能力。

多型就是同一個介面，使用不同的例項而執行不同操作，如圖所示：

多型性是物件多種表現形式的體現。

現實中，比如我們按下 F1 鍵這個動作：

  • 如果當前在 Flash 介面下彈出的就是 AS 3 的幫助文件；
  • 如果當前在 Word 下彈出的就是 Word 幫助；
  • 在 Windows 下彈出的就是 Windows 幫助和支援。

同一個事件發生在不同的物件上會產生不同的結果。

多型的優點

  • 1. 消除型別之間的耦合關係
  • 2. 可替換性
  • 3. 可擴充性
  • 4. 介面性
  • 5. 靈活性
  • 6. 簡化性

多型存在的三個必要條件

  • 繼承
  • 重寫
  • 父類引用指向子類物件：Parent p = new Child();

class Shape {
    void draw() {}
}
 
class Circle extends Shape {
    void draw() {
        System.out.println("Circle.draw()");
    }
}
 
class Square extends Shape {
    void draw() {
        System.out.println("Square.draw()");
    }
}
 
class Triangle extends Shape {
    void draw() {
        System.out.println("Triangle.draw()");
    }
}

當使用多型方式呼叫方法時，首先檢查父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤；如果有，再去呼叫子類的同名方法。

多型的好處：可以使程式有良好的擴充套件，並可以對所有類的物件進行通用處理。

以下是一個多型例項的演示，詳細說明請看註釋：

Test.java 檔案程式碼：

public class Test { public static void main(String[] args) { show(new Cat()); // 以 Cat 物件呼叫 show 方法 show(new Dog()); // 以 Dog 物件呼叫 show 方法 Animal a = new Cat(); // 向上轉型 a.eat(); // 呼叫的是 Cat 的 eat Cat c = (Cat)a; // 向下轉型 c.work(); // 呼叫的是 Cat 的 work } public static void show(Animal a) { a.eat(); // 型別判斷 if (a instanceof Cat) { // 貓做的事情 Cat c = (Cat)a; c.work(); } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 Dog c = (Dog)a; c.work(); } } } abstract class Animal { abstract void eat(); } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃魚"); } public void work() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨頭"); } public void work() { System.out.println("看家"); } }

執行以上程式，輸出結果為：

吃魚
抓老鼠
吃骨頭
看家
吃魚
抓老鼠

虛擬函式

虛擬函式的存在是為了多型。

Java 中其實沒有虛擬函式的概念，它的普通函式就相當於 C++ 的虛擬函式，動態繫結是Java的預設行為。如果 Java 中不希望某個函式具有虛擬函式特性，可以加上 final 關鍵字變成非虛擬函式。

重寫

我們將介紹在 Java 中，當設計類時，被重寫的方法的行為怎樣影響多型性。

我們已經討論了方法的重寫，也就是子類能夠重寫父類的方法。

當子類物件呼叫重寫的方法時，呼叫的是子類的方法，而不是父類中被重寫的方法。

要想呼叫父類中被重寫的方法，則必須使用關鍵字 super。

Employee.java 檔案程式碼：

/* 檔名 : Employee.java */ public class Employee { private String name; private String address; private int number; public Employee(String name, String address, int number) { System.out.println("Employee 建構函式"); this.name = name; this.address = address; this.number = number; } public void mailCheck() { System.out.println("郵寄支票給： " + this.name + " " + this.address); } public String toString() { return name + " " + address + " " + number; } public String getName() { return name; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String newAddress) { address = newAddress; } public int getNumber() { return number; } }

假設下面的類繼承Employee類：

Salary.java 檔案程式碼：

/* 檔名 : Salary.java */ public class Salary extends Employee { private double salary; // 全年工資 public Salary(String name, String address, int number, double salary) { super(name, address, number); setSalary(salary); } public void mailCheck() { System.out.println("Salary 類的 mailCheck 方法 "); System.out.println("郵寄支票給：" + getName() + " ，工資為：" + salary); } public double getSalary() { return salary; } public void setSalary(double newSalary) { if(newSalary >= 0.0) { salary = newSalary; } } public double computePay() { System.out.println("計算工資，付給：" + getName()); return salary/52; } }

現在我們仔細閱讀下面的程式碼，嘗試給出它的輸出結果：

VirtualDemo.java 檔案程式碼：

/* 檔名 : VirtualDemo.java */ public class VirtualDemo { public static void main(String [] args) { Salary s = new Salary("員工 A", "北京", 3, 3600.00); Employee e = new Salary("員工 B", "上海", 2, 2400.00); System.out.println("使用 Salary 的引用呼叫 mailCheck -- "); s.mailCheck(); System.out.println("\n使用 Employee 的引用呼叫 mailCheck--"); e.mailCheck(); } }

以上例項編譯執行結果如下：

Employee 建構函式
Employee 建構函式
使用 Salary 的引用呼叫 mailCheck -- 
Salary 類的 mailCheck 方法 
郵寄支票給：員工 A ，工資為：3600.0

使用 Employee 的引用呼叫 mailCheck--
Salary 類的 mailCheck 方法 
郵寄支票給：員工 B ，工資為：2400.0

例子解析

  • 例項中，例項化了兩個 Salary 物件：一個使用 Salary 引用 s，另一個使用 Employee 引用 e。

  • 當呼叫 s.mailCheck() 時，編譯器在編譯時會在 Salary 類中找到 mailCheck()，執行過程 JVM 就呼叫 Salary 類的 mailCheck()。

  • e 是 Employee 的引用，但引用 e 最終執行的是 Salary 類的 mailCheck() 方法。

  • 在編譯的時候，編譯器使用 Employee 類中的 mailCheck() 方法驗證該語句， 但是在執行的時候，Java虛擬機器(JVM)呼叫的是 Salary 類中的 mailCheck() 方法。

以上整個過程被稱為虛擬方法呼叫，該方法被稱為虛擬方法。

Java中所有的方法都能以這種方式表現，因此，重寫的方法能在執行時呼叫，不管編譯的時候原始碼中引用變數是什麼資料型別。

多型的實現方式

方式一：重寫：

這個內容已經在上一章節詳細講過，就不再闡述，詳細可訪問：Java 重寫(Override)與過載(Overload)。

方式二：介面

  • 1. 生活中的介面最具代表性的就是插座，例如一個三接頭的插頭都能接在三孔插座中，因為這個是每個國家都有各自規定的介面規則，有可能到國外就不行，那是因為國外自己定義的介面型別。

  • 2. java中的介面類似於生活中的介面，就是一些方法特徵的集合，但沒有方法的實現。具體可以看 java介面 這一章節的內容。

方式三：抽象類和抽象方法

詳情請看 Java抽象類 章節。