深入Java核心 Java中多态的实现机制

发表于:2010-9-19 10:58

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 作者:zl198751(JavaEye博客    来源:51Testing软件测试网采编

  在类型概念 中,the interface to an object refers 引用了面向类型观点的最大可能----如图2的情形。把一个基类的引用指向相同的对象缩小了这样的观点----如图3所示。类型概念能使人获得把对象间的 相互作用同实现细节分离的要领。相对于一个对象的接口,面向类型的观点更鼓励人们去使用一个对象的引用。引用类型规定了对象间的相互作用。当你考虑一个对 象能做什么的时候,只需搞明白他的类型,而不需要去考虑他的实现细节。

  Java接口

  以上所谈到的 多态行为用到了类的继承关系所建立起来的子类型关系。Java接口同样支持用户定义的类型,相对地,Java的接口机制启动了建立在类型层次结构上的多态 行为。假设一个名为ref的引用变量,并使其指向一个包含一下方法的类对象:

  为了弄明白poly2(IType)中的多态,以下的代码从不同的类创建两个对象,并分别把他们传给 poly2(IType):

  上面的代码类似于关于poly1(Base)中的多态的讨论。poly2(IType)的实现代码是调 用每个对象的 本地版本的m3()方法。如同以前,代码的注释表明了每次调用所返回的CString类型的结果。图5表明了两次调用poly2(IType)的概念结构:

图5:指向Derived2和Separate对象的IType引用

  方法poly1(Base)和poly2(IType)中所表现的多态行为的相似之处可以从透视图中直接看出来。把我们在实现在一层上的理解再提高一 层,就可以看到这两段代码的技巧。基类的引用指向了作为参数传进的类,并且按照类型的限制调用对象的方法。引用既不知道也不关心执行哪一段代码。编译期间 的子类型关系检查保证了通过的对象有能力在被调用的时候选择合适的实现代码。

  然而,他们在实现层上有一个重要的差别。在 poly1(Base)的例子中(图3和图4),Base-Derived-Derived2的类继承结构为子类型关系的建立提供了条件,并决定了方法去 调用哪段代码。在poly2(IType)的例子中(如图5),则是完全不同的动态发生的。Derived2和Separate不共享任何实现的层次,但 是他们还是通过IType的引用展示了多态的行为。

  这样的多态行为使Java的接口的功能的重大意义显得很明显。图1中的UML类图 说明了Derived是Base和IType的子类型。通过完全脱离实现细节的类型的定义方法,Java实现了多类型继承,并且不存在Java所禁止的多 继承所带来的烦人的问题。完全脱离实现层次的类可以按照Java接口实现分组。在图1中,接口IType和Derived,Separate以及这类型的 其他子类型应该划为一组。

  按照这种完全不同于实现层次的分类方法,Java的接口机制是多态变得很方便,哪怕不存在任何共享的实现或 者复写的方法。如图5所示,一个IType的引用,用多态的方法访问到了Derived2和Separate对象的m3()方法。

  再次探讨对象的接口

  注意图5中的Derived2和Separate对象的对m1()的映射方法。如前所述,每一个对象的接 口都包含方法m1()。但却没有办法用这两个对象使方法m1()表现出多态的行为。每一个对象占有一个m1()方法是不够的。必须存在一个可以操作 m1()方法的类型,通过这个类型可以看到对象。这些对象似乎是共享了m1()方法,但在没有共同基类的条件下,多态是不可能的。通过对象的接口来看多 态,会把这个概念搞混。

  结论

  从全文所述的面向对象多态所建立起来的子类型多态,你可以清楚地认识到这种面向类型的观点。如果你想理解子类型多态的思想,就应该把注意力从实现的细节转移到类型的上。类型把对象分成组,并且管理着这些对象的接口。类型的 继承层次结构决定了实现多态所需的类型关系。

  有趣的是,实现的细节并不影响子类型多态的层次结构。类型决定了对象调用什么方法,而实 现则决定了对象怎么执行这个方法。也就是说,类型表明了责任,而负责实施的则是具体的实现。将实现和类型分离后,我们好像看到了这两个部分在一起跳舞,类型决定了他的舞伴和舞蹈的名字,而实现则是舞蹈动作的设计师。

相关链接:

Java运行时多态性的实现

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