通过应用实例讨论Java多态的实现

实现Java多态
在代码中实现Java的多态必须遵循的要求可归纳如下:
1.代码中必须有超类和子类继承关系。
2.超类提供作为接口的方法,对子类完善或者覆盖这些方法指定规范。
3.参与多态的子类必须完善或者覆盖这些指定的方法,以达到接口效应。
4.编写驱动类,或者应用代码,子类向上转型为超类引用,实现多态。

下面小节应用实例分别讨论如何实现多态。

超类提供Java多态接口

以计算圆形物体表面积和体积为例,讨论多态对超类的要求以及如何提供多态接口:

1. public abstract class Shape {
2. …
3. // 以下定义抽象方法作为多态接口
4. public abstract void computeArea();
5. public abstract void computeVolume();
6. public abstract double getArea(); //新增参与多态的接口方法
7. public abstract double getVolume();
8.
9. }

除原来存在的两个抽象方法外,因为getArea()和getVolume()也涉及和参与多态功能,因此将它们定义为实现多态的接口方法。另外多态的实现不影响任何其他运算和操作,所以这个代码的其他部分无需修改。

当然执行多态的超类不必一定是抽象类。但因为在这个超类中,甚至大多数应用程序的超类中,只提供执行具体运算的方法的签名,不可能提供具体代码。所以应用抽象方法作为多态接口比较普遍。

如在计算公司雇员工资的超类中:
10. // 用抽象方法作为多态接口
11. public abstract class Employee {
12. …
13. public abstract double earnings(); //定义抽象方法作为多态接口
14. }

也可定义为普通方法,如:
15. //这个方法将作为多态接口被子类的方法所覆盖
16. public class Manager extends Employee {
17. …
18. public double eamings () return 0.0;

子类完善接口
在计算圆形物体表面积和体积的例子中,CircleShape2继承了Shape,Circle继承了CircleShape2。Circle类中完善了抽象超类指定的、作为多态接口的抽象方法如下:
19. public class Circle extends CircleShape2 {
20. …
21. double volume = 0.0; //Circle类没有体积
22. public void computeArea() { //完善超类作为多态接口的抽象方法
23. area = Math.PI * radius * radius;
24. }
25. public double getArea() {
26. return area;
27. }
28. public void computeVolume() {} //完善超类作为多态接口的抽象方法
29. public double getVolume() {
30. return volume;
31. }
32.
33. }

代码中完善了超类Shape规定的四个作为多态接口的抽象方法,实际上,已存在的Circle程序已经编写了其中的两个方法,只需要完善computeVolume()和getVolume()即可。Circle类没有体积计算,所以ComputeVolume()为空程序体且getVolume()返回值为0.0。

以此类推,Sphere继承了Circle,覆盖了Circle的computeArea()和computeVolume():

34. public class Sphere extends Circle{
35. …
36. public void computeArea() { //覆盖Circle的该方法
37. super.computeArea(); //调用Circle的方法
38. area = 4* area;
39. }
40. public void computeVolume() { //覆盖Circle的该方法
41. super.computeArea(); //调用Circle的方法
42. volume = 4.0/3 * radius * area;
43. }
44. }

并且继承了getArea()和getVolume()。显而易见,抽象类和覆盖技术的应用,已经为实现多态铺平了道路。这里,只是对抽象类中指定的抽象方法,以及子类完善这些方法,从多态接口的角度加以新的内容和解释。按照这个概念代码技术,编写计算员工工资的子类也是水到渠成的事。如:

45. //Demo code
46. public Manager extends Employee {
47. …
48. public double earnings () {
49. return baseSalary + meritPay + bonus;
50. }

值得一提的是,如果超类中定义的作为多态接口的方法是一个完善了的普通方法,在子类中则需覆盖它,以便实现多态。

如何使用Java的多态

调用多态方法是通过向上转型,或称超类引用实现的。即向上转型后,由超类产生对子类多态方法的动态调用,如:

51. Circle myCircle = new Circle(20.98);
52. Shape shape = myCircle; //向上转型或超类引用
53. shape.computeArea();. //多态调用
54. …

应用链接表或集合,以及循环,则可有效地对大量的对象方法实行多态调用。本书将在以后的章节专门讨论循环、链接表和集合技术。
如下是对计算圆形物体的表面积和体积实现多态调用的代码:

55. public class CircleShapeApp{
56. public static void main(String[] args) {
57. Circle circle = new Circle(12.98);
58. Sphere sphere = new Sphere(25.55);
59.
60. Shape shape = circle; //向上转型
61. //多态调用
62. shape.computeArea();
63. shape.computeVolume();
64. System.out.println(“circle area: ” + shape.getArea());
65. System.out.println(“circle volume: ” + shape.getVolume());
66. //多态调用
67. shape = sphere;
68. shape.computeArea();
69. shape.computeVolume();
70. System.out.println(“Sphere area: ” + shape.getArea());
71. System.out.println(“Sphere volume: ” + shape.getVolume());
72. }
73. }

这里对Circle对象多态调用computeVolume()毫无意义,仅是为了演示目的。其运行结果为:
74. circle area: 529.2967869138698
75. circle volume: 0.0
76. Sphere area: 2050.8395382450512
77. Sphere volume: 69865.26693621474

如果需要多态调用大量对象,可以使用数组和循环如下:

78. …
79. for(int i = 0; i < objNum; i++) { //循环objNum次
80. shape[i].computeArea(); //i从0到objNum-1
81. shape[i].computeVolume();
82. System.out.println(“The area: ” + shape[i].getArea());
83. System.out.println(“The volume: ” + shape[i].getVolume());
84. }

这个循环语句也被称为多态管理循环。

标签