我們之前使用類創(chuàng)造新的類型(type)，并使用繼承來(lái)便利我們創(chuàng)建類的過(guò)程。我將在這一講中深入類型，并介紹多態(tài)(polymorphism)的概念。

 類型檢查

Java的任意變量和引用經(jīng)過(guò)類型聲明(type declaration)，才能使用。我們之前見(jiàn)過(guò)對(duì)象數(shù)據(jù)、類數(shù)據(jù)、方法參數(shù)、方法返回值以及方法內(nèi)部的自動(dòng)變量，它們都需要聲明其類型。Java是一種強(qiáng)類型(strongly typing)語(yǔ)言，它會(huì)對(duì)類型進(jìn)行檢查。如果我們錯(cuò)誤的使用類型，將造成錯(cuò)誤。

 類型不符，賣萌無(wú)效

 比如在下面的Test類中，我們將一個(gè)Cup類對(duì)象賦予給aPerson類引用:

public class Test
{
  public static void main(String[] args)
  {
    Human aPerson;      
    aPerson = new Cup();   
  }
}

class Human
{  
  /**
   * constructor
   */
  public Human(int h)
  {
    this.height = h;
  }

  /**
   * accessor
   */
  public int getHeight()
  {
    return this.height;
  }

  /**
   * mutator
   */
  public void growHeight(int h)
  {
    this.height = this.height + h;
  }

  private int height;
}

class Cup 
{
  public void addWater(int w) 
  {
    this.water = this.water + w;
  }

  public void drinkWater(int w)
  {
    this.water = this.water - w;
  }

  private int water = 0;
}

javac將返回:

found  : Cup
required: Human
        aPerson = new Cup();       
             ^
1 error

 基本類型轉(zhuǎn)換

Java可以對(duì)基本類型的變量進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。不同的基本類型有不同的長(zhǎng)度和存儲(chǔ)范圍。如果我們從一個(gè)高精度類型轉(zhuǎn)換到低精度類型，比如從float轉(zhuǎn)換到int，那么我們有可能會(huì)損失信息。這樣的轉(zhuǎn)換叫做收縮變換(narrowing conversion)。這種情況下，我們需要顯示的聲明類型轉(zhuǎn)換，比如:

public class Test
{
  public static void main(String[] args)
  {
    int a;
    a = (int) 1.23; // narrowing conversion
    System.out.println(a);
  }
}

 如果我們從低精度類型轉(zhuǎn)換成高精度類型，則不存在信息損失的顧慮。這樣的變換叫做寬松變換(widening conversion)。我們不需要顯示的要求類型轉(zhuǎn)換，Java可以自動(dòng)進(jìn)行:

public class Test
{
  public static void main(String[] args)
  { 
    int a = 3;
    double b;
    b = a; // widening conversion
    System.out.println(a);
  }
}

基本類型轉(zhuǎn)換

 upcast與多態(tài)

在Java中，引用也可以進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，但是有限制。

我們可以將一個(gè)衍生類引用轉(zhuǎn)換為其基類引用，這叫做向上轉(zhuǎn)換(upcast)或者寬松轉(zhuǎn)換。下面的BrokenCup類繼承自Cup類，并覆蓋了Cup類中原有的addWater()和drinkWater()方法:

public class Test
{
  public static void main(String[] args)
  { 
    Cup aCup;
    BrokenCup aBrokenCup = new BrokenCup();
    aCup = aBrokenCup; // upcast
    aCup.addWater(10); // method binding
  }
}

class Cup 
{
  public void addWater(int w) 
  {
    this.water = this.water + w;
  }

  public void drinkWater(int w)
  {
    this.water = this.water - w;
  }

  private int water = 0;
}

class BrokenCup extends Cup
{
  public void addWater(int w) 
  {
    System.out.println("shit, broken cup");
  }

  public void drinkWater(int w)
  {
    System.out.println("om...num..., no water inside");
  }
}

程序運(yùn)行結(jié)果:

shit, broken cup

 在上面可以看到，不需要任何顯示說(shuō)明，我們將衍生類引用aBrokenCup賦予給它的基類引用aCup。類型轉(zhuǎn)換將由Java自動(dòng)進(jìn)行。

我們隨后調(diào)用了aCup(我們聲明它為Cup類型)的addWater()方法。盡管aCup是Cup類型的引用，它實(shí)際上調(diào)用的是BrokenCup的addWater()方法！也就是說(shuō)，即使我們經(jīng)過(guò)upcast，將引用的類型寬松為其基類，Java依然能正確的識(shí)別對(duì)象本身的類型，并調(diào)用正確的方法。Java可以根據(jù)當(dāng)前狀況，識(shí)別對(duì)象的真實(shí)類型，這叫做多態(tài)(polymorphism)。多態(tài)是面向?qū)ο蟮囊粋€(gè)重要方面。

多態(tài)是Java的支持的一種機(jī)制，同時(shí)也是面向?qū)ο蟮囊粋€(gè)重要概念。這提出了一個(gè)分類學(xué)的問(wèn)題，既子類對(duì)象實(shí)際上“是”父類對(duì)象。比如一只鳥，也是一個(gè)動(dòng)物；一輛汽車，也必然是一個(gè)交通工具。Java告訴我們，一個(gè)衍生類對(duì)象可以當(dāng)做一個(gè)基類對(duì)象使用，而Java會(huì)正確的處理這種情況。

比如下面的繼承關(guān)系:

 我們可以說(shuō)用杯子(Cup)喝水(drinkWater)。實(shí)際上，喝水這個(gè)動(dòng)作具體含義會(huì)在衍生類中發(fā)生很大變換。比如用吸管喝水，和從一個(gè)破杯子喝水，這兩個(gè)動(dòng)作差別會(huì)很大，雖然我們抽象中都講“喝水”。我們當(dāng)然可以針對(duì)每個(gè)衍生類分別編程，調(diào)用不同的drinkWater方法。然而，作為程序員，我們可以對(duì)杯子編程，調(diào)用Cup的drinkWater()方法，而無(wú)論這個(gè)杯子是什么樣的衍生類杯子。Java會(huì)調(diào)用相應(yīng)的正確方法，正如我們?cè)谏厦娉绦蛑锌吹降摹?/p>

看一個(gè)更加有意義的例子，我們給Human類增加一個(gè)drink()方法，這個(gè)方法接收一個(gè)杯子對(duì)象和一個(gè)整數(shù)作為參數(shù)。整數(shù)表示喝水的水量:

public class Test
{
  public static void main(String[] args)
  {
    Human guest = new Human();
    BrokenCup hisCup = new BrokenCup();
    guest.drink(hisCup, 10);
  }
}

class Human 
{
  void drink(Cup aCup, int w)
  {
    aCup.drinkWater(w);
  }
}

程序運(yùn)行結(jié)果:

shit, no water inside

 我們?cè)贖uman類的drink()的定義中，要求第一個(gè)參量為Cup類型的引用。但在實(shí)際運(yùn)用時(shí)(Test類)，將Cup的BrokenCup衍生類對(duì)象。這實(shí)際上是將hisCup向上轉(zhuǎn)型稱為Cup類，傳遞給drink()方法。在方法中，我們調(diào)用了drinkWater()方法。Java發(fā)現(xiàn)這個(gè)對(duì)象實(shí)際上是BrokenCup對(duì)象，所以實(shí)際調(diào)用了BrokenCup的相應(yīng)方法。

 downcast

我們可以將一個(gè)基類引用向下轉(zhuǎn)型(downcast)成為衍生類的引用，但要求該基類引用所指向的對(duì)象，已經(jīng)是所要downcast的衍生類對(duì)象。比如可以將上面的hisCup向上轉(zhuǎn)型為Cup類引用后，再向下轉(zhuǎn)型成為BrokenCup類引用。

 Object類型

Java中，所有的類實(shí)際上都有一個(gè)共同的繼承祖先，即Object類。Object類提供了一些方法，比如toString()。我們可以在自己的類定義中覆蓋這些方法。

Object: 祖先

 我們可以編寫一個(gè)操作Object對(duì)象的程序，就可以通過(guò)upcast，將任意對(duì)象傳遞給該程序。

我將在以后深入Object類。

 (多態(tài)的實(shí)現(xiàn)是依靠RTTI的支持。我將在以后深入。)

 總結(jié)

基本類型轉(zhuǎn)換

polymorphism

downcast

Object

最新評(píng)論