chapter06 多态性

1、第六章第六章多多 态态 性性学习目标学习目标n理解多态性的概念n理解继承层次结构中对象间的关系n区分抽象类与具体类n抽象类和抽象方法的声明和使用n接口的声明和实现nfinal类和final方法n嵌套类的概念和使用n基本数据类型的包装类6.1 6.1 多态性概念和实例多态性概念和实例 n封装性通过合并各种特征与行为，封装技术可创建出新的数据类型。通过对具体实施细节的隐藏，可将接口与实施细节分离，使所有细节成为“private”（私有）。n继承可将一个对象当作它自己的类型或者它自己的基础类型对待。6.1 6.1 多态性概念和实例多态性概念和实例 n多态性（Polymorphism）n在超类中定义的

2、属性或行为，被子类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。n这使得同一个属性或行为在超类及其各个子类中具有不同的语义。6.1 6.1 多态性概念和实例多态性概念和实例 n对象既能以其自身类型的形式被使用，又能被视为其基础类型而被使用。这称为向上转型。class Note private int value; private Note(int val) value = val; public static final Note middleC = new Note(0), cSharp = new Note(1), cFlat = new Note(2); / Etc.class I

3、nstrument n public void play(Note n) System.out.println(Instrument.play(); class Wind extends Instrument / Redefine interface method: public void play(Note n) System.out.println(Wind.play(); public class Music public static void tune(Instrument i) i.play(Note.middleC); public static void main(String

4、 args) Wind flute = new Wind(); tune(flute); / Upcasting /:6.1 6.1 多态性概念和实例多态性概念和实例 n其中，方法Music.tune()接收一个Instrument引用，同时也接收从Instrument衍生出来的所有东西。当一个Wind引用传递给tune()的时候，就会出现这种情况。此时没有造型的必要。这样做是可以接受的；Instrument里的接口必须存在于Wind中，因为Wind是从Instrument里继承得到的。6.1 6.1 多态性概念和实例多态性概念和实例 n为什么要上溯造型这个程序看起来也许显得有些奇怪。为什么所

5、有人都应该有意忘记一个对象的类型呢？进行上溯造型时，就可能产生这方面的疑惑。而且如果让tune()简单地取得一个Wind句柄，将其作为自己的自变量使用，似乎会更加简单、直观得多。但要注意：假如那样做，就需为系统内Instrument的每种类型写一个全新的tune()。假设按照前面的推论，加入Stringed（弦乐）和Brass（铜管）这两种Instrument（乐器）多态：以基本类型视之（函数调用）绑定方法n将一个方法调用同一个方法主体连接到一起就称为“绑定”（Binding）。若在程序运行以前执行绑定（由编译器和链接程序，如果有的话），就叫作“早期绑定”。大家以前或许从未听说过这个术语，因为

6、它在任何程序化语言里都是不可能的。C编译器只有一种方法调用，那就是“早期绑定”。上述程序最令人迷惑不解的地方全与早期绑定有关，因为在只有一个Instrument句柄的前提下，编译器不知道具体该调用哪个方法。解决的方法就是“后期绑定”，它意味着绑定在运行期间进行，以对象的类型为基础。后期绑定也叫作“动态绑定”或“运行期绑定”。（函数调用）绑定方法n若一种语言实现了后期绑定，同时必须提供一些机制，可在运行期间判断对象的类型，并分别调用适当的方法。也就是说，编译器此时依然不知道对象的类型，但方法调用机制能自己去调查，找到正确的方法主体。不同的语言对后期绑定的实现方法是有所区别的。但我们至少可以这样认

7、为：它们都要在对象中安插某些特殊类型的信息。（函数调用）绑定方法nJava中绑定的所有方法都采用后期绑定技术，除非一个方法已被声明成final。这意味着我们通常不必决定是否应进行后期绑定它是自动发生的。为什么要把一个方法声明成final呢？正如上一章指出的那样，它能防止其他人覆盖那个方法。但也许更重要的一点是，它可有效地“关闭”动态绑定，或者告诉编译器不需要进行动态绑定。这样一来，编译器就可为final方法调用生成效率更高的代码。（函数调用）绑定方法n（函数调用）绑定方法n上溯造型可用下面这个语句简单地表现出来：Shape s = new Circle();在这里，我们创建了Circle对象，

8、并将结果句柄立即赋给一个Shape。这表面看起来似乎属于错误操作（将一种类型分配给另一个），但实际是完全可行的因为按照继承关系，Circle属于Shape的一种。因此编译器认可上述语句，不会向我们提示一条出错消息。当我们调用其中一个基础类方法时（已在衍生类里覆盖）：s.draw();同样地，大家也许认为会调用Shape的draw()，因为这毕竟是一个Shape句柄。那么编译器怎样才能知道该做其他任何事情呢？但此时实际调用的是Circle.draw()，因为后期绑定已经介入（多形性）。 6.2 继承层次结构中对象间的关系继承层次结构中对象间的关系n继承层次结构中的子类对象可以视为超类的对象，这样

9、就可以将子类对象赋给超类变量。n然而，超类对象并不是其任何子类的对象，即不能将超类对象赋给子类引用。6.2 继承层次结构中对象间的关系（续）继承层次结构中对象间的关系（续）例如:Point3 point = new Point3( 30, 50 );Circle4 circle = new Circle4( 120, 89, 2.7 );Point3 pointRef = circle; （允许）Point3 pointRef=new Circle4(120,12,0) （允许）pointRef.toString(); /call Circle4.toString();pointRef=poi

10、nt; pointRef.toString() /call Point.toString();Circle circle= point; / 不允许，编译出错 Circle4Point3与引用变量指向的对象相关n强制类型转换下列语句组是将point对象强制转换成Circle对象，circle. getX() 语句是正确的，而circle. getRadius()语句在运行时会产生错误。因为circle引用指向的point对象根本无getRadius方法。Point3 point = new Point3( 30, 50 );Circle circle=(Circle) point;circle

11、. getX() ;circle. getRadius() ; /run-time error n例6-1中的例子举例说明了继承层次结构中对象间的关系。6.2 继承层次结构中对象间的关系继承层次结构中对象间的关系 （续）（续）n例6-2 超类对象的引用赋给一个子类类型的变量/HierarchyRelationshipTest2.javapublic class HierarchyRelationshipTest2 public static void main( String args ) Point3 point = new Point3( 30, 50 ); Circle3 circle;

12、 circle = point; /超类对象的引用赋给一个子类类型的变量，是不允许的。 6.3 6.3 抽象类和抽象方法抽象类和抽象方法 n6.3.1 抽象类和具体类的概念 n6.3.2 抽象方法的声明 n6.3.3 抽象类的声明 n6.3.4 抽象类程序设计的举例 6.3.1 抽象类和具体类的概念抽象类和具体类的概念n抽象类抽象类:每个抽象类抽象类中至少包含一个抽象方法。n抽象类只能作为继承层次结构中的超类，所以这些类称为抽象超类。不能实例化抽象类的对象。n抽象类的目的是提供一个合适的超类，以派生其他类。n具体类具体类:用于实例化对象的类。这种类实现它们声明的所有方法所有方法。n抽象超类是一

13、般类，它们仅仅指定子类的共同点，并不创建出真实的对象。例如，如果我们要“绘制形状”，那我们将绘制什么形状呢？具体类为实例化对象提供了合理的细节。 6.3.2 抽象方法的声明抽象方法的声明n用关键字abstract声明抽象方法：public abstract void draw();抽象方法并不提供实现。包含抽象方法的类必须声明为抽象类。抽象超类的所有具体子类都必须为超类的抽象方法提供具体实现。6.3.3 抽象类的声明抽象类的声明n使用关键字abstract声明抽象类。形如：public abstract class Shape .抽象类通常包含一个或多个抽象方法(静态方法不能为抽象方法）。n抽

14、象超类不能实例化。但可以使用抽象超类来声明引用变量，用以保存抽象类所派生的任何具体类的对象。程序通常使用这种变量来多态地操作子类对象。6.3.4 抽象类程序设计的举例抽象类程序设计的举例 例6-3 抽象类的程序设计示例该例子所使用到的类的层次结构如图6-1所示。类的层次以抽象超类Shape为开始，派生出Point类，然后由Point类派生出Circle类，再由Circle类派生出Cylinder类。其中Shape以斜体字出现表示它是抽象类。图6-1 Shape类的层次结构6.4 接口的声明和实现接口的声明和实现 n6.4.1 接口的概念 n6.4.2 接口的声明n6.4.3 接口的实现n6.4

15、.4 接口的程序设计举例 6.4.1 接口的概念接口的概念n接口:用于声明一组类的公共操作的接口。n接口由常量和一组抽象方法组成。接口中不包括变量和有具体实现的方法。接口只是声明了功能是什么(方法头),而并没有定义如何实现这个功能，功能的实现(即方法体)是在继承这个接口的各个子类中完成的.n接口支持多重继承，n在Java中，通常把对接口功能的继承称为“实现（implement）”。 n接口与抽象类到底有什么区别:（1）接口不能实现任何方法，而抽象类可以。（2）类可以实现许多接口，但只有一个父类。（3）接口不是类分级结构的一部分，没有联系的类可以实现相同的接口。6.4.1 接口的概念（续）接口的

16、概念（续）6.4.2 接口的声明接口的声明n定义接口的一般格式如下： public interface 接口名 extends 父接口名列表 /常量声明 public final static 类型 变量名=常量值； /抽象方法声明 public abstract 返回类型 方法名（参数列表）； 接口支持多重继承:n接口的定义举例：6.4.2 接口的声明（续）接口的声明（续）public interface StockWatcherfinal String sunTicker=SUNW; final String oracleTicker=ORCL; final String ciscoTic

17、ker=CSCO; void valueChanged(String tickerSymbol,double newValue);void valueChanged(String tickerSymbol,double newValue);public interface Shape public final static double PI=3.1416; public abstract void draw( Graphics g);6.4.3 接口的实现接口的实现n为了使用接口，要编写实现接口的类。如果一个类实现一个接口，且实现接口中声明的所有方法时,那么这个类才是具体的类，否则它还是一个

18、抽象的类。具体的类才能用来定义对象，抽象的类是不能实例化的。n为了声明一个类来实现一个接口，在类的声明中要包括一条implements语句。一个类可以实现多个接口，因此可以在implements后面列出由类实现的接口系列，这些接口以逗号分隔。class ClassName extends ParentClass implements interface1,interface2 /接口中方法的实现6.4.4 接口的程序设计举例接口的程序设计举例下面举例说明接口的使用。该例子中各类之间的层次关系如图6-1，仅仅区别在于用接口Shape替代了抽象超类Shape。例6-4接口程序设计示例public

19、interface Shape /声明了Shape接口 public double getArea(); /声明getArea方法 public double getVolume(); /声明getVolume方法 public String getName(); /声明getName方法Shape类的层次结构6.5 final方法和方法和final类类 n常量常量: 变量声明为final，说明该变量是常量，不能在声明后进行修改，并且在声明时必须对它进行初始化。nfinal方法方法:方法的声明中有final。n子类不能重载超类中声明为final的方法。n因为子类不可能重载private方法，所

20、以声明为private的方法隐式地为final方法。n声明为static的方法也隐式地为final方法，因为只能重载非静态方法。nfinal类类:类的声明中包含final。 final类为不能为超类。nfinal类中所有方法都隐式地为final方法。String类是final类的一个例子。不能扩展该类，使用字符串的程序可以调用String对象在Java API中指定的函数。将类声明为final还可以防止程序员创建绕过安全限制的子类。6.6 嵌套类嵌套类 n6.6.1 内部类的概念n6.6.2 内部类的声明n6.6.3 匿名内部类声明n6.6.4 嵌套类的程序设计举例6.6.1 内部类的概念内部

21、类的概念n嵌套在其它类里面的类称为内部类（inner class）。n外层的类成为外部类(outer class).n内部类主要用于事件处理。6.6.2 内部类的声明内部类的声明n内部类的声明格式如下：修饰符 class outerClass修饰符 class innerClass例子6-5 内部类使用的例子 TestWindow.java 程序的显示界面使用javax.swing包中的JFrame类生成。定义扩展JFrame的子类TestWindow. 程序运行输出结果如下： import java.awt.*;import java.awt.event.*;import javax.swi

22、ng.*;public class TestWindow extends JFrame private JLabel aLabel; private JTextField aField, displayField; private JButton computeButton; / set up GUI public TestWindow() / call JFrame constructor to set title bar string super( 内部类的使用：计算一个数的平方 ); / use inherited method getContentPane to get windows

23、 content pane Container container = getContentPane(); container.setLayout( new FlowLayout() ); / change layout aLabel = new JLabel( Input a: ); aField = new JTextField( 10 ); container.add( aLabel ); container.add( aField ); / set up displayField displayField = new JTextField( 30 ); displayField.set

24、Editable( false ); container.add( displayField ); / set up computeButton computeButton = new JButton( Compute ); container.add( computeButton ); / create an instance of inner class ActionEventHandler ActionEventHandler handler = new ActionEventHandler(); computeButton.addActionListener( handler ); /

25、 end constructorpublic static void main( String args ) TestWindow window = new TestWindow(); window.setSize( 400, 140 ); window.setVisible( true ); / end main / inner class declaration for handling JButton events private class ActionEventHandler implements ActionListener / method to handle action ev

26、ents public void actionPerformed( ActionEvent event ) String a=aField.getText( ); /取用户输入的字符串数 int ai=Integer.parseInt(a); /转换成整型值 ai=ai*ai; /计算其平方 String b=String.valueOf(ai); /整型值转换成字符串 displayField.setText( The square of +a+ is: + b ); / end method actionPerformed / end inner class ActionEventHand

27、ler / end class TestWindow /abstract method 在组件上打回车键激发ActionEvent事件，调用actionPerformed方法的执行例子: / TestWindow1.javaprivate class ActionEventHandler implements ActionListener / method to handle action events public void actionPerformed( ActionEvent event ) if ( event.getSource() = exitButton ) System.ex

28、it( 0 ); / terminate the application / user pressed Enter key in hourField else if ( event.getSource() = aField ) String a=event.getActionCommand() ; int ai=Integer.parseInt(a); ai=ai*ai; String b=String.valueOf(ai); displayField.setText( The square of a is: + b ); / end method actionPerformed / end

29、 inner class ActionEventHandlerevent.getSource():返回用户正在交互的GUI组件名event.getActionCommand():返回用户正在交互的GUI组件的内容/abstract method 在组件上打回车键激发ActionEvent事件，调用actionPerformed方法的执行6.6.3 匿名内部类声明匿名内部类声明n匿名内部类:是指定义的内部类没有类名，所以当程序中使用匿名内部类时，在定义匿名内部类的地方创建该类的一个对象。n匿名内部类的声明格式如下：new InterfaceName() /define inner class例子

30、: TestWindow2.java (新)aField.addActionListener( /register aField event handler new ActionListener() /anonymous inner class / method to handle action events public void actionPerformed( ActionEvent event ) String a=event.getActionCommand() ; int ai=Integer.parseInt(a); ai=ai*ai; String b=String.value

31、Of(ai); displayField.setText( The square of a is: + b ); / end method actionPerformed /end of anonymous inner class ); /end call to addActionListener exitButton.addActionListener( /register exitButton event handler new ActionListener() /anonymous inner class / method to handle action events public v

32、oid actionPerformed( ActionEvent event ) System.exit( 0 ); / end method actionPerformed /end of anonymous inner class ); /end call to addActionListener6.6.4 嵌套类的程序设计举例嵌套类的程序设计举例该程序包含两个文件Time.java和TimeTestWindow.java。Time.java文件定义了一个Time类。TimeTestWindow.java文件中定义了一个内部类ActionEventHandler和一个匿名内部类。通过内部类和匿名内部类来处理用户对时间的设置事件。n在声明和使用嵌套类时，应该注意以下事项：（1）包含嵌套类的类在编译时，将为每个类产生单独的.class文件。嵌套类文件名为OuterClassName$InnerClassName.class。匿名