多态

在继承关系中,子类如果定义了一个与父类方法签名完全相同的方法,被称为覆写(Override)。

例如,在Person类中,我们定义了run()方法:

class Person {
    public void run() {
        System.out.println("Person.run");
    }
}

在子类Student中,覆写这个run()方法:

class Student extends Person {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Student.run");
    }
}

Override和Overload不同的是,如果方法签名不同,就是Overload,Overload方法是一个新方法;如果方法签名相同,并且返回值也相同,就是Override。

加上 @Override 可以让编译器帮助检查是否进行了正确的覆写,但是 @Override 不是必需的。希望进行覆写,但是不小心写错了方法签名,编译器会报错。

多态

那么,一个实际类型为Student,引用类型为Person的变量,调用其run()方法,调用的是Person还是Student的run()方法?

运行一下上面的代码就可以知道,实际上调用的方法是Student的run()方法。因此可得出结论:

Java的实例方法调用是基于运行时的实际类型的动态调用,而非变量的声明类型。

这个非常重要的特性在面向对象编程中称之为多态。

即多态是指,针对某个类型的方法调用,其真正执行的方法取决于运行时期实际类型的方法。例如:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 给一个有普通收入、工资收入和享受国务院特殊津贴的小伙伴算税:
        Income[] incomes = new Income[] {
            new Income(3000),
            new Salary(7500),
            new StateCouncilSpecialAllowance(15000)
        };
        System.out.println(totalTax(incomes));
    }

    public static double totalTax(Income... incomes) {
        double total = 0;
        for (Income income: incomes) {
            total = total + income.getTax();
        }
        return total;
    }
}

class Income {
    protected double income;

    public Income(double income) {
        this.income = income;
    }

    public double getTax() {
        return income * 0.1; // 税率10%
    }
}

class Salary extends Income {
    public Salary(double income) {
        super(income);
    }

    @Override
    public double getTax() {
        if (income <= 5000) {
            return 0;
        }
        return (income - 5000) * 0.2;
    }
}

class StateCouncilSpecialAllowance extends Income {
    public StateCouncilSpecialAllowance(double income) {
        super(income);
    }

    @Override
    public double getTax() {
        return 0;
    }
}

观察totalTax()方法:利用多态,totalTax()方法只需要和Income打交道,它完全不需要知道Salary和StateCouncilSpecialAllowance的存在,就可以正确计算出总的税。如果我们要新增一种稿费收入,只需要从Income派生,然后正确覆写getTax()方法就可以。把新的类型传入totalTax(),不需要修改任何代码。

所以,多态的特性就是,运行期才能动态决定调用的子类方法。对某个类型调用某个方法,执行的实际方法可能是某个子类的覆写方法。

多态具有一个非常强大的功能,就是允许添加更多类型的子类实现功能扩展,却不需要修改基于父类的代码。

小结

  • 子类可以覆写父类的方法(Override),覆写在子类中改变了父类方法的行为;
  • Java的方法调用总是作用于运行期对象的实际类型,这种行为称为多态;
  • final修饰符有多种作用:
    • final修饰的方法可以阻止被覆写;
    • final修饰的class可以阻止被继承;
    • final修饰的field必须在创建对象时初始化,随后不可修改。

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