精選Java中的多態和繼承

在優銳課架構學習中，了解了關于用多態方法調用將你的大腦包圍在Java方法調用周圍

根據傳說中的Venkat Subramaniam，多態是面向對象編程中最重要的概念。 多態性（或對象根據其類型執行特殊操作的能力）使Java代碼具有靈活性。 諸如 四個人幫 之類的設計模式（例如Command，Observer，Decorator，Strategy和許多其他模式）都使用某種形式的多態性。 精通此概念可極大地提高你思考解決編程難題的能力。

Juggy：
public abstract class JavaMascot {
    public abstract void executeAction();}public class Duke extends JavaMascot {
    @Override
    public void executeAction() {
        System.out.println("Punch!");
    }}public class Juggy extends JavaMascot {
    @Override
    public void executeAction() {
        System.out.println("Fly!");
    }}public class JavaMascotTest {
    public static void main(String... args) {
        JavaMascot dukeMascot = new Duke();
        JavaMascot juggyMascot = new Juggy();
        dukeMascot.executeAction();
        juggyMascot.executeAction();
    }}
 Punch!Fly!

多態性的接口和繼承
借助此Java Challenger，我們將致力于多態性與繼承之間的關系。 要記住的主要事情是多態性需要繼承或接口實現。 你可以在下面的示例中看到這一點，其中包括Duke和
由于其特定的實現方式，Duke和Juggy的動作都將被執行。

方法是否重載了多態性？
許多程序員對多態與方法重寫和方法重載之間的關系感到困惑。 實際上，只有方法重載才是真正的多態性。 重載使用相同的方法名稱，但參數不同。 多態性是一個廣義術語，因此始終會有關于該主題的討論。

多態性的目的是什么？
使用多態的最大優點和目的是將客戶端類與實現代碼分離。 客戶端類無需進行硬編碼，而是接收實現以執行必要的操作。 這樣，客戶端類就足夠了解執行其動作的知識，這是松耦合的示例。

為了更好地了解多態的目的，請看一下

public abstract class SweetProducer {
    public abstract void produceSweet();}public class CakeProducer extends SweetProducer {
    @Override
    public void produceSweet() {
        System.out.println("Cake produced");
    }}public class ChocolateProducer extends SweetProducer {
    @Override
    public void produceSweet() {
        System.out.println("Chocolate produced");
    }}public class CookieProducer extends SweetProducer {
    @Override
    public void produceSweet() {
        System.out.println("Cookie produced");
    }}public class SweetCreator {
    private List<SweetProducer> sweetProducer;
    public SweetCreator(List<SweetProducer> sweetProducer) {
        this.sweetProducer = sweetProducer;
    }
    public void createSweets() {
        sweetProducer.forEach(sweet -> sweet.produceSweet());
    }}public class SweetCreatorTest {
    public static void main(String... args) {
        SweetCreator sweetCreator = new SweetCreator(Arrays.asList(new CakeProducer(),
                new ChocolateProducer(), new CookieProducer()));
        sweetCreator.createSweets();
    }}

在此示例中，你可以看到SweetCreator類僅知道SweetProducer類。 它不知道每個甜食的實現。 這種分離使我們可以靈活地更新和重用我們的類，并使代碼易于維護。 設計代碼時，請始終尋找使代碼盡可能靈活和可維護的方法。 多態性是用于這些目的的一種非常強大的技術。

提示：@Override注釋使程序員有義務使用必須重寫的相同方法簽名。 如果未重寫該方法，則將出現編譯錯誤。
方法覆蓋中的協變返回類型

如果它是協變類型，則可以更改覆蓋方法的返回類型。 協變量類型基本上是返回類型的子類。 考慮一個例子：

public abstract class JavaMascot {
    abstract JavaMascot getMascot();}public class Duke extends JavaMascot {
    @Override
    Duke getMascot() {
        return new Duke();
    }}

由于Duke是JavaMascot，因此我們可以在覆蓋時更改返回類型。

Java核心類的多態性
我們一直在核心Java類中使用多態。 一個非常簡單的示例是當我們實例化ArrayList類時，將List接口聲明為一種類型：

List<String> list = new ArrayList<>();

為了進一步講解，請考慮使用Java Collections API且無多態性的以下代碼示例：

public class ListActionWithoutPolymorphism {
   // Example without polymorphism
    void executeVectorActions(Vector<Object> vector) {/* Code repetition here*/}
    void executeArrayListActions(ArrayList<Object> arrayList) {/*Code repetition here*/}
    void executeLinkedListActions(LinkedList<Object> linkedList) {/* Code repetition here*/}
    void executeCopyOnWriteArrayListActions(CopyOnWriteArrayList<Object> copyOnWriteArrayList)
        { /* Code repetition here*/}}public class ListActionInvokerWithoutPolymorphism {
        listAction.executeVectorActions(new Vector<>());
        listAction.executeArrayListActions(new ArrayList<>());
        listAction.executeLinkedListActions(new LinkedList<>());
        listAction.executeCopyOnWriteArrayListActions(new CopyOnWriteArrayList<>());}

丑陋的代碼，不是嗎？ 想象一下要維護它！ 現在來看具有多態性的相同示例

public static void main(String … polymorphism) {ListAction listAction = new ListAction();   
    listAction.executeListActions();}public class ListAction {
    void executeListActions(List<Object> list) {
        // Execute actions with different lists
    }}public class ListActionInvoker {
    public static void main(String... masterPolymorphism) {
        ListAction listAction = new ListAction();
        listAction.executeListActions(new Vector<>());
        listAction.executeListActions(new ArrayList<>());
        listAction.executeListActions(new LinkedList<>());
        listAction.executeListActions(new CopyOnWriteArrayList<>());
    }}

多態性的好處是靈活性和可擴展性。 除了創建幾種不同的方法外，我們可以只聲明一個接收通用List類型的方法。

在多態方法調用中調用特定方法
可以在多態調用中調用特定的方法，但是這樣做會犧牲靈活性。 這是一個例子：

public abstract class MetalGearCharacter {
    abstract void useWeapon(String weapon);}public class BigBoss extends MetalGearCharacter {
    @Override
    void useWeapon(String weapon) {
        System.out.println("Big Boss is using a " + weapon);
    }
   void giveOrderToTheArmy(String orderMessage) {
        System.out.println(orderMessage);
    }}public class SolidSnake extends MetalGearCharacter {
    void useWeapon(String weapon) {
        System.out.println("Solid Snake is using a " + weapon);
    }}public class UseSpecificMethod {
    public static void executeActionWith(MetalGearCharacter metalGearCharacter) {
        metalGearCharacter.useWeapon("SOCOM");
    // The below line wouldn't work
        // metalGearCharacter.giveOrderToTheArmy("Attack!");
        if (metalGearCharacter instanceof BigBoss) {
            ((BigBoss) metalGearCharacter).giveOrderToTheArmy("Attack!");
        }
    }public static void main(String... specificPolymorphismInvocation) {
        executeActionWith(new SolidSnake());
        executeActionWith(new BigBoss());
    }}

我們在這里使用的技術是廣播或在運行時故意更改對象類型。
請注意，只有在將通用類型轉換為特定類型時才可以調用特定方法。 一個很好的類比是對編譯器明確地說：“嘿，我知道我在這里做什么，所以我將對象轉換為特定類型并使用特定方法。”

參考上面的示例，一個重要原因是編譯器拒絕接受特定的方法調用：正在傳遞的類可能是SolidSnake。 在這種情況下，編譯器無法確保MetalGearCharacter的每個子類都聲明了giveOrderToTheArmy方法。

保留關鍵字的實例
請注意實例化的保留字。 在調用特定方法之前，我們詢問了MetalGearCharacter是否為BigBoss的“實例”。 如果不是BigBoss實例，我們將收到以下異常消息：

線程“主”中的異常java.lang.ClassCastException：com.javaworld.javachallengers.polymorphism.specificinvocation.SolidSnake無法轉換為com.javaworld.javachallengers.polymorphism.specificinvocation.BigBoss

超級保留關鍵字
如果我們想引用Java超類的屬性或方法怎么辦？ 在這種情況下，我們可以使用超級保留字。 例如：

public class JavaMascot {
  void executeAction() {
    System.out.println("The Java Mascot is about to execute an action!");
  }}public class Duke extends JavaMascot {
  @Override
  void executeAction() {
    super.executeAction();
    System.out.println("Duke is going to punch!");
  }
  public static void main(String... superReservedWord) {
    new Duke().executeAction();
  }}

在Duke的executeAction方法中使用保留字super調用超類方法。 然后我們從杜克（Duke）執行特定操作。 因此，我們可以在下面的輸出中看到兩條消息：

Java Mascot即將執行一個動作！Duke要出拳了！

接受多態挑戰！
讓我們嘗試一下你對多態性和繼承的了解。首先，請仔細分析以下代碼：

public class PolymorphismChallenge {
    static abstract class Simpson {
        void talk() {
            System.out.println("Simpson!");
        }
        protected void prank(String prank) {
            System.out.println(prank);
        }
    }
    static class Bart extends Simpson {
        String prank;
        Bart(String prank) { this.prank = prank; }
        protected void talk() {
            System.out.println("Eat my shorts!");
        }
        protected void prank() {
            super.prank(prank);
            System.out.println("Knock Homer down");
        }
    }
    static class Lisa extends Simpson {
        void talk(String toMe) {
            System.out.println("I love Sax!");
        }
    }
    public static void main(String... doYourBest) {
        new Lisa().talk("Sax :)");
        Simpson simpson = new Bart("D'oh");
        simpson.talk();
        Lisa lisa = new Lisa();
        lisa.talk();
        ((Bart) simpson).prank();
    }}

你怎么看？ 最終輸出將是什么？ 不要使用IDE來解決這個問題！ 關鍵是要提高代碼分析技能，因此請嘗試自己確定輸出。

了解多態
對于以下方法調用：

new Lisa().talk("Sax :)");

輸出為“ I love Sax！”，這是因為我們正在向該方法傳遞字符串，而Lisa具有該方法。
對于下一個調用：

Simpson simpson = new Bart("D'oh");
simpson.talk();

輸出將是“Eat my shorts！” 這是因為我們正在使用Bart實例化Simpson類型。
現在檢查一下，這有點棘手：

Lisa lisa = new Lisa();
lisa.talk();

在這里，我們使用帶有繼承的方法重載。 我們沒有將任何內容傳遞給talk方法，這就是調用Simpsontalk方法的原因。 在這種情況下，輸出將是：

"Simpson!"

這里還有一個：

((Bart) simpson).prank();

在這種情況下，當我們使用new Bart（“ D'oh”）;實例化Bart類時，會傳遞惡作劇字符串。 在這種情況下，首先將調用super.prank方法，然后是來自Bart的特定惡作劇方法。 輸出將是：

"D'oh""Knock Homer down"

視頻挑戰！ 調試Java多態性和繼承

調試是完全吸收編程概念并改善代碼的最簡單方法之一。 在此視頻中，你可以在調試和解釋Java多態性挑戰時繼續學習：

多態性的常見錯誤
認為無需使用強制轉換就可以調用特定方法是一個常見的錯誤。

另一個錯誤是不確定多態實例化類時將調用哪種方法。 請記住，要調用的方法是創建的實例的方法。
還要記住，方法重載不是方法重載。

如果參數不同，則無法覆蓋方法。 如果返回類型是超類方法的子類，則可以更改重寫方法的返回類型。

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不要再用"沒有時間“來掩飾自己思想上的懶惰！趁年輕，使勁拼，給未來的自己一個交代

文章寫道這里，歡迎完善交流。最后奉上近期整理出來的一套完整的java架構思維導圖，分享給大家對照知識點參考學習。有更多JVM、Mysql、Tomcat、Spring Boot、Spring Cloud、Zookeeper、Kafka、RabbitMQ、RockerMQ、Redis、ELK、Git等Java干貨

關于多態性要記住什么
??創建的實例將確定使用多態時將調用哪種方法。
??@ Override注釋使程序員有義務使用覆蓋的方法; 否則，將出現編譯器錯誤。
?多態可以與普通類，抽象類和接口一起使用。
??大多數設計模式取決于某種形式的多態性。
??在多態子類中使用特定方法的唯一方法是使用強制轉換。
??可以使用多態性在代碼中設計功能強大的結構。
??運行測試。 這樣做，你將能夠掌握這個強大的概念！