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什么是多態(tài)？它的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是什么呢？重載和重寫的區(qū)別在那里？這就是這一次我們要回顧的四個(gè)十分重要的概念：繼承、多態(tài)、重載和重寫。

繼承(inheritance)

簡(jiǎn)單的說，繼承就是在一個(gè)現(xiàn)有類型的基礎(chǔ)上，通過增加新的方法或者重定義已有方法（下面會(huì)講到，這種方式叫重寫）的方式，產(chǎn)生一個(gè)新的類型。繼承是面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)基本特征--封裝、繼承、多態(tài)的其中之一，我們?cè)谑褂肑AVA時(shí)編寫的每一個(gè)類都是在繼承，因?yàn)樵贘AVA語(yǔ)言中，java.lang.Object類是所有類最根本的基類（或者叫父類、超類），如果我們新定義的一個(gè)類沒有明確地指定繼承自哪個(gè)基類，那么JAVA就會(huì)默認(rèn)為它是繼承自O(shè)bject類的。

我們可以把JAVA中的類分為以下三種：

1. 類：使用class定義且不含有抽象方法的類。
2. 抽象類：使用abstract class定義的類，它可以含有，也可以不含有抽象方法。
3. 接口：使用interface定義的類。

在這三種類型之間存在下面的繼承規(guī)律：

• 類可以繼承（extends）類，可以繼承（extends）抽象類，可以繼承（implements）接口。
• 抽象類可以繼承（extends）類，可以繼承（extends）抽象類，可以繼承（implements）接口。
• 接口只能繼承（extends）接口。

請(qǐng)注意上面三條規(guī)律中每種繼承情況下使用的不同的關(guān)鍵字extends和implements，它們是不可以隨意替換的。大家知道，一個(gè)普通類繼承一個(gè)接口后，必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口中定義的所有方法，否則就只能被定義為抽象類。我在這里之所以沒有對(duì)implements關(guān)鍵字使用“實(shí)現(xiàn)”這種說法是因?yàn)閺母拍钌蟻?lái)說它也是表示一種繼承關(guān)系，而且對(duì)于抽象類implements接口的情況下，它并不是一定要實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口定義的任何方法，因此使用繼承的說法更為合理一些。

以上三條規(guī)律同時(shí)遵守下面這些約束：

1. 類和抽象類都只能最多繼承一個(gè)類，或者最多繼承一個(gè)抽象類，并且這兩種情況是互斥的，也就是說它們要么繼承一個(gè)類，要么繼承一個(gè)抽象類。
2. 類、抽象類和接口在繼承接口時(shí)，不受數(shù)量的約束，理論上可以繼承無(wú)限多個(gè)接口。當(dāng)然，對(duì)于類來(lái)說，它必須實(shí)現(xiàn)它所繼承的所有接口中定義的全部方法。
3. 抽象類繼承抽象類，或者實(shí)現(xiàn)接口時(shí)，可以部分、全部或者完全不實(shí)現(xiàn)父類抽象類的抽象（abstract）方法，或者父類接口中定義的接口。
4. 類繼承抽象類，或者實(shí)現(xiàn)接口時(shí)，必須全部實(shí)現(xiàn)父類抽象類的全部抽象（abstract）方法，或者父類接口中定義的全部接口。

繼承給我們的編程帶來(lái)的好處就是對(duì)原有類的復(fù)用（重用）。就像模塊的復(fù)用一樣，類的復(fù)用可以提高我們的開發(fā)效率，實(shí)際上，模塊的復(fù)用是大量類的復(fù)用疊加后的效果。除了繼承之外，我們還可以使用組合的方式來(lái)復(fù)用類。所謂組合就是把原有類定義為新類的一個(gè)屬性，通過在新類中調(diào)用原有類的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)用。如果新定義的類型與原有類型之間不存在被包含的關(guān)系，也就是說，從抽象概念上來(lái)講，新定義類型所代表的事物并不是原有類型所代表事物的一種，比如黃種人是人類的一種，它們之間存在包含與被包含的關(guān)系，那么這時(shí)組合就是實(shí)現(xiàn)復(fù)用更好的選擇。下面這個(gè)例子就是組合方式的一個(gè)簡(jiǎn)單示例：

    public class Sub {
	private Parent p = new Parent();

	public void doSomething() {
		// 復(fù)用Parent類的方法
		p.method();
		// other code
	}
}

class Parent {
	public void method() {
		// do something here
	}
}

  

當(dāng)然，為了使代碼更加有效，我們也可以在需要使用到原有類型（比如Parent p）時(shí)，才對(duì)它進(jìn)行初始化。

使用繼承和組合復(fù)用原有的類，都是一種增量式的開發(fā)模式，這種方式帶來(lái)的好處是不需要修改原有的代碼，因此不會(huì)給原有代碼帶來(lái)新的BUG，也不用因?yàn)閷?duì)原有代碼的修改而重新進(jìn)行測(cè)試，這對(duì)我們的開發(fā)顯然是有益的。因此，如果我們是在維護(hù)或者改造一個(gè)原有的系統(tǒng)或模塊，尤其是對(duì)它們的了解不是很透徹的時(shí)候，就可以選擇增量開發(fā)的模式，這不僅可以大大提高我們的開發(fā)效率，也可以規(guī)避由于對(duì)原有代碼的修改而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

多態(tài)(Polymorphism)

多態(tài)是又一個(gè)重要的基本概念，上面說到了，它是面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)基本特征之一。究竟什么是多態(tài)呢？我們先看看下面的例子，來(lái)幫助理解：

    //汽車接口
interface Car {
	// 汽車名稱
	String getName();

	// 獲得汽車售價(jià)
	int getPrice();
}

// 寶馬
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;
	}
}

// 汽車出售店
public class CarShop {
	// 售車收入
	private int money = 0;

	// 賣出一部車
	public void sellCar(Car car) {
		System.out.println("車型：" + car.getName() + "  單價(jià)：" + car.getPrice());
		// 增加賣出車售價(jià)的收入
		money += car.getPrice();
	}

	// 售車總收入
	public int getMoney() {
		return money;
	}

	public static void main(String[] args) {
		CarShop aShop = new CarShop();
		// 賣出一輛寶馬
		aShop.sellCar(new BMW());
		// 賣出一輛奇瑞QQ
		aShop.sellCar(new CheryQQ());
		System.out.println("總收入：" + aShop.getMoney());
	}
}

  

運(yùn)行結(jié)果：

1. 車型：BMW? 單價(jià)：300000
2. 車型：CheryQQ? 單價(jià)：20000
3. 總收入：320000

繼承是多態(tài)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。從字面上理解，多態(tài)就是一種類型（都是Car類型）表現(xiàn)出多種狀態(tài)（寶馬汽車的名稱是BMW，售價(jià)是300000；奇瑞汽車的名稱是CheryQQ，售價(jià)是2000）。將一個(gè)方法調(diào)用同這個(gè)方法所屬的主體（也就是對(duì)象或類）關(guān)聯(lián)起來(lái)叫做綁定，分前期綁定和后期綁定兩種。下面解釋一下它們的定義：

1. 前期綁定：在程序運(yùn)行之前進(jìn)行綁定，由編譯器和連接程序?qū)崿F(xiàn)，又叫做靜態(tài)綁定。比如static方法和final方法，注意，這里也包括private方法，因?yàn)樗请[式final的。
2. 后期綁定：在運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象的類型進(jìn)行綁定，由方法調(diào)用機(jī)制實(shí)現(xiàn)，因此又叫做動(dòng)態(tài)綁定，或者運(yùn)行時(shí)綁定。除了前期綁定外的所有方法都屬于后期綁定。

多態(tài)就是在后期綁定這種機(jī)制上實(shí)現(xiàn)的。多態(tài)給我們帶來(lái)的好處是消除了類之間的耦合關(guān)系，使程序更容易擴(kuò)展。比如在上例中，新增加一種類型汽車的銷售，只需要讓新定義的類繼承Car類并實(shí)現(xiàn)它的所有方法，而無(wú)需對(duì)原有代碼做任何修改，CarShop類的sellCar(Car car)方法就可以處理新的車型了。新增代碼如下：

    // 桑塔納汽車
class Santana implements Car {
	public String getName() {
		return "Santana";
	}

	public int getPrice() {
		return 80000;
	}
}

  

重載(overloading)和重寫(overriding)

重載和重寫都是針對(duì)方法的概念，在弄清楚這兩個(gè)概念之前，我們先來(lái)了解一下什么叫方法的型構(gòu)（英文名是signature，有的譯作“簽名”，雖然它被使用的較為廣泛，但是這個(gè)翻譯不準(zhǔn)確的）。型構(gòu)就是指方法的組成結(jié)構(gòu)，具體包括方法的名稱和參數(shù)，涵蓋參數(shù)的數(shù)量、類型以及出現(xiàn)的順序，但是不包括方法的返回值類型，訪問權(quán)限修飾符，以及abstract、static、final等修飾符。比如下面兩個(gè)就是具有相同型構(gòu)的方法：

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

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

  

而這兩個(gè)就是具有不同型構(gòu)的方法：

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

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

  

了解完型構(gòu)的概念后我們?cè)賮?lái)看看重載和重寫，請(qǐng)看它們的定義：

• 重寫，英文名是overriding，是指在繼承情況下，子類中定義了與其基類中方法具有相同型構(gòu)的新方法，就叫做子類把基類的方法重寫了。這是實(shí)現(xiàn)多態(tài)必須的步驟。
• 重載，英文名是overloading，是指在同一個(gè)類中定義了一個(gè)以上具有相同名稱，但是型構(gòu)不同的方法。在同一個(gè)類中，是不允許定義多于一個(gè)的具有相同型構(gòu)的方法的。

我們來(lái)考慮一個(gè)有趣的問題：構(gòu)造器可以被重載嗎？答案當(dāng)然是可以的，我們?cè)趯?shí)際的編程中也經(jīng)常這么做。實(shí)際上構(gòu)造器也是一個(gè)方法，構(gòu)造器名就是方法名，構(gòu)造器參數(shù)就是方法參數(shù)，而它的返回值就是新創(chuàng)建的類的實(shí)例。但是構(gòu)造器卻不可以被子類重寫，因?yàn)樽宇悷o(wú)法定義與基類具有相同型構(gòu)的構(gòu)造器。

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向原作者致敬，轉(zhuǎn)自：

作者：臧圩人（zangweiren）
網(wǎng)址： http://zangweiren.iteye.com

JAVA面試題解惑系列（九）——繼承、多態(tài)、重載和重寫