JAVA：一篇文章理清多態

　　不少人老是喜歡，或者說錯誤地將JAVA中的多態理解得很複雜，最多見的錯誤說法就是所謂「方法的多態」，他們會給出相似下面的例子來佐證「多態是指方法的多態」：

//Enginner和Mechanic是Employee的子類，構造函數參數均爲月薪salary
Employee a=new Enginner(100);
Employee b=new Mechanic(100);

//getAnnualSalary是Employee類的方法，用於計算並返回年薪
System.out.println(a.getAnnualSalary());//輸出1500，Enginner年薪爲15倍月薪
System.out.println(b.getAnnualSalary());//輸出1300，Mechanic年薪爲13倍月薪

　　從結果上看，a、b都是Employee類對象變量，然而對a調用getAnnualSalary()返回的是15*salary，對b調用getAnnualSalary()卻返回了13*salary，好像的確是所謂「方法的多態」，畢竟對同一類對象變量調用同一個方法，內部實現方式卻出現不一樣了嘛。基於這樣的想法，甚至有一些人將多態擴展到了更普遍、更復雜的狀況，好比下面這種，連泛型都算進了多態中：

　　

 

　　那麼，多態真的是有那麼多種狀況嗎？真的是隻要方法名相同，而參數或者內部實現方式不一樣，就要當作是多態嗎？不不不，這種說法純屬扯淡，JAVA中的多態有且只有一種狀況：對象變量是多態的。這個理解相當重要，能夠說對於多態的概念，要記住的就是這個點。可是，爲何在上面的例子中，對a和b調用同一個方法，會有不一樣的效果呢？注意，這是方法調用的知識範疇，只是剛好和多態相關罷了。下面咱們就來理清一下多態與方法調用的知識。

 

　　JAVA中的多態是由繼承機制帶來的，正是由於有繼承機制，因此才存在多態。簡單來講，多態的原由就是JAVA中容許一個父類對象變量引用一個子類對象（至於爲何咱們以後會說）：

//Son是Father的子類
Father variable=new Son(); //variable是一個Father類對象變量，但它實際引用的對象倒是Son類對象

　　因爲父類對象變量能夠引用子類對象，因此當咱們看到一個A類對象變量時，咱們不能一口咬定它所引用的對象就是A類對象，它也有可能引用B類對象、C類對象……只要它引用的對象是A類的子類對象就行。這就是多態：對象變量實際引用的對象的類型不必定是對象變量聲明的類型。

　　可是單純的多態並沒卵用，我令Employee類對象變量a引用了一個Enginner對象，而後呢，即使我在Enginner中重寫了getAnnualSalary以返回15薪，在對a調用getAnnualSalary時依然返回12薪嗎？（假設Employee類中getAnnualSalary返回12*salary）那有什麼意義？

　　因此實際上，多態的存在，必需要有方法調用時的動態綁定支持纔有意義。所謂方法調用的動態綁定，就是：虛擬機會調用與變量所引用的實際類型最匹配的那個方法。

　　舉例來講，Employee類的getAnnualSalary返回12*salary，Enginner類重寫了該方法以返回15*salary，那麼當出現下述狀況時：

Employee a=new Enginner(100);
int annualSalary=a.getAnnualSalary();

　　虛擬機會先判斷變量a所引用的對象其實是什麼類型（此例實際類型爲Enginner），而後查看其實際類型是否重寫了該方法（此例Enginner重寫了Employee中的getAnnualSalary方法），若是是則調用其實際類型中的該方法（此例也即調用Enginner類中返回15*salary的getAnnualSalary），不然調用a聲明的類型（即Employee）中的該方法。

 

　　經過多態+動態綁定，咱們就能夠快速地實現一些效果。好比說寫一個抽象類List，聲明一個get方法以獲取列表中指定元素，聲明一個set方法以設置列表中指定元素，而後實現一個非抽象子類LinkedList，內部採用鏈表結構存儲列表，再實現一個ArrayList，內部採用數組結構存儲列表。這樣一來，咱們就能夠利用多態+動態綁定這樣寫代碼：

List a=new ArrayList();
oldValue=a.get(i);
a.set(i,newValue);

　　若是咱們想要使用一個能夠良好支持隨機訪問的列表，咱們就能夠像上面這樣寫，即令a引用一個ArrayList對象，若是哪一天咱們但願此處改用使用良好支持動態增減的列表了，只須要將

List a=new ArrayList();

　　改成：

List a=new LinkedList();

　　便可，而其他代碼不須要改動。經過方法的動態綁定，對get和set的調用都將自動成爲對LinkedList類中的方法調用。這樣一來，改變列表的實際存儲結構就成了一個很簡單的事情。

　　此外，多態+動態綁定還能夠在「只關注通用方法」時起到簡化代碼的效果。什麼意思呢？舉例來講就是Enginner和Mechanic有各自不一樣的，在Employee類基礎上新增的方法。可是咱們在統計員工薪水時，並不想關注它們各自獨有的東西，只想關注一樣做爲Employee都會有的年薪。那我就能夠將各個Enginner、Mechanic都放進一個Employee數組中，而後遍歷該數組，對每一個元素調用getAnnualSalary並輸出，而不用爲Enginner創個數組遍歷一遍，再對Mechanic創個數組遍歷一遍。

　　固然，多態+動態綁定還有許多其餘用途，尤爲是在JAVA的各集合類應用上，此處不予細談。

 

　　若是說動態綁定是解決了多態的方法調用問題，那麼靜態綁定就是爲了快速實現（方法）重載機制。所謂重載機制就是指在JAVA中，容許一個方法的名字與已存在的另外一個方法相同，只要這兩個方法的參數個數或類型不一樣便可。這種多個方法名字相同、參數不一樣的狀況，就是方法重載。此處所說的「方法」也能夠是構造器，所以這種機制叫作：重載。

　　要想實現重載，就得在調用方法時，根據調用時所給的參數決定到底調用哪一個方法。可是到底該何時肯定這件事呢？在JAVA中，這個確認步驟在編譯器將源代碼翻譯爲字節碼時肯定，也即由編譯器javac根據方法調用時所給的參數個數、類型來肯定實際該調用哪一個方法，從而實現重載。由於是在編譯時肯定的，因此這個綁定過程就是靜態綁定。

　　可是須要注意的是，靜態綁定並不算真正的「綁定」，它實際上是一個篩選。什麼意思呢？舉例來講，假設Employee類的getAnnualSalary還有一個帶參數的版本：getAnnualSalary(double bonusRate)，即給定一個「獎金比例」來計算年薪，那麼當對一個Employee類對象變量a調用getAnnualSalary()時，編譯器會先進行靜態綁定，即篩選，從而肯定此處的方法調用不多是帶參數的版本，但有多是Employee類的該方法，也有多是Enginner或Mechanic類的該方法，通過靜態綁定後，剩下了三種可能，再由虛擬機在運行時經過動態綁定肯定真正調用的方法。

　　其實重載也能夠作成讓虛擬機來作的事情，可是經過編譯器的靜態綁定篩選掉一部分方法，就能夠令虛擬機在肯定實際調用方法時減小一些工做量，只關注於動態綁定的可能方法上。因此說靜態綁定是爲了快速實現重載。

 

　　有關多態、方法調用的相關知識固然還有許多細節，好比一個方法x(int)和重載的方法x(double)，在調用x(3)時既能夠是調用x(int)，也能夠是調用x(double)，到底選哪一個？爲何重載不容許僅僅返回類型不一樣？不過這些細節問題並非本文想要討論的東西，本文要說的基本上就是上面那些提綱挈領的內容。

　　總的來講，在學習JAVA多態時最重要的點就是要明白多態就是指對象變量的多態，不要去把多態這個概念複雜化。至於所謂「方法的多態」，其實就是方法調用的靜態綁定（篩選）和動態綁定。