第7章 JAVA多形性.pdf
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第 7 章 多形性
“对于面向对象的程序设计语言，多型性是第三种最基本的特征（前两种是
数据抽象和继承。”
“多形性”（Polymorphism）从另一个角度将接口从具体的实施细节中分离
出来，亦即实现了“是什么”与“怎样做”两个模块的分离。利用多形性的概念，
代码的组织以及可读性均能获得改善。此外，还能创建“易于扩展”的程序。无
论在项目的创建过程中，还是在需要加入新特性的时候，它们都可以方便地“成
长”。
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）。
这种组织方式使那些有程序化编程背景人感觉颇为舒适。但多形性却涉及对“类
型”的分解。通过上一章的学习，大家已知道通过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。这种能力是十分重要的，因为多个类型（从
相同的基础类型中衍生出来）可被当作同一种类型对待。而且只需一段代码，即
可对所有不同的类型进行同样的处理。利用具有多形性的方法调用，一种类型可
将自己与另一种相似的类型区分开，只要它们都是从相同的基础类型中衍生出来
的。这种区分是通过各种方法在行为上的差异实现的，可通过基础类实现对那些
方法的调用。
在这一章中，大家要由浅入深地学习有关多形性的问题（也叫作动态绑定、
推迟绑定或者运行期绑定）。同时举一些简单的例子，其中所有无关的部分都已
剥除，只保留与多形性有关的代码。
7.1 上溯造型
在第 6 章，大家已知道可将一个对象作为它自己的类型使用，或者作为它的
基础类型的一个对象使用。取得一个对象句柄，并将其作为基础类型句柄使用的
行为就叫作“上溯造型”——因为继承树的画法是基础类位于最上方。
但这样做也会遇到一个问题，如下例所示（若执行这个程序遇到麻烦，请参
考第 3 章的 3.1.2 小节“赋值”）：
252-253 页程序
其 中 ， 方 法 Music.tune() 接 收 一 个 Instrument 句 柄 ， 同 时 也 接 收 从
Instrument 衍生出来的所有东西。当一个 Wind 句柄传递给 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。从 Wind
向 Instrument 的上溯造型可能“缩小”那个接口，但不可能把它变得比
Instrument 的完整接口还要小。
7.1.1 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）：
253-254 页程序
这 样 做 当 然 行 得 通 ， 但 却 存在 一 个 极 大 的 弊端 ： 必 须 为 每 种新 增 的
Instrument2 类编写与类紧密相关的方法。这意味着第一次就要求多得多的编程
量。以后，假如想添加一个象 tune()那样的新方法或者为 Instrument 添加一个
新类型，仍然需要进行大量编码工作。此外，即使忘记对自己的某个方法进行过
载设置，编译器也不会提示任何错误。这样一来，类型的整个操作过程就显得极
难管理，有失控的危险。
但假如只写一个方法，将基础类作为自变量或参数使用，而不是使用那些特
定的衍生类，岂不是会简单得多？也就是说，如果我们能不顾衍生类，只让自己
的代码与基础类打交道，那么省下的工作量将是难以估计的。
这正是“多形性”大显身手的地方。然而，大多数程序员（特别是有程序化
编程背景的）对于多形性的工作原理仍然显得有些生疏。
7.2 深入理解
对于 Music.java 的困难性，可通过运行程序加以体会。输出是 Wind.play()。
这当然是我们希望的输出，但它看起来似乎并不愿按我们的希望行事。请观察一
下 tune()方法：
public static void tune(Instrument i) {
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