Java多態(tài)的作用

以上學(xué)習(xí)了多態(tài)的基礎(chǔ)語(yǔ)法，多態(tài)在實(shí)際開(kāi)發(fā)中有什么作用呢？我們先來(lái)了解一個(gè)業(yè)務(wù)背景：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，描述主人喂養(yǎng)寵物的場(chǎng)景，首先在這個(gè)場(chǎng)景當(dāng)中應(yīng)該有“寵物對(duì)象”，寵物對(duì)象應(yīng)該有一個(gè)吃的行為，另外還需要一個(gè)“主人對(duì)象”，主人對(duì)象應(yīng)該有一個(gè)喂的行為，請(qǐng)看代碼：

//寵物狗
public class Dog {
	String name;
	public Dog(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行為
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在啃肉骨頭！");
	}
}

//主人
public class Master {
	//喂養(yǎng)行為
	public void feed(Dog dog){
		//主人喂養(yǎng)寵物，寵物就吃
		System.out.println("主人開(kāi)始喂食兒");
		dog.eat();
		System.out.println("主人喂食兒完畢");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//創(chuàng)建狗對(duì)象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//創(chuàng)建主人對(duì)象
		Master master = new Master();
		//喂養(yǎng)
		master.feed(dog);
	}
}

運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

圖13-13：運(yùn)行結(jié)果

以上程序編譯和運(yùn)行都很正常，輸出結(jié)果也是對(duì)的，那么存在什么問(wèn)題嗎？假設(shè)后期用戶提出了新的需求，軟件可能面臨著功能擴(kuò)展，這個(gè)擴(kuò)展會(huì)很方便嗎？假設(shè)現(xiàn)在主人家里又來(lái)了一個(gè)寵物貓，那該怎么辦呢？請(qǐng)看代碼：

在以上代碼的基礎(chǔ)之上，新增了一個(gè)Cat類(lèi)，來(lái)表示寵物貓，這個(gè)對(duì)于程序來(lái)說(shuō)是可以接受的：

//寵物貓
public class Cat {
	String name;
	public Cat(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行為
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在吃魚(yú)！");
	}
}

另外，除了增加一個(gè)Cat類(lèi)之外，我們還需要“修改”Master主人類(lèi)的源代碼，這件事兒是我們程序員無(wú)法容忍的，因?yàn)樾薷闹皩?xiě)好的源代碼就面臨著重新編譯、重新全方位的測(cè)試，這是一個(gè)巨大的工作，維護(hù)成本很高，也很麻煩：

//主人
public class Master {
	//喂養(yǎng)行為
	public void feed(Dog dog){
		//主人喂養(yǎng)寵物，寵物就吃
		System.out.println("主人開(kāi)始喂食兒");
		dog.eat();
		System.out.println("主人喂食兒完畢");
	}
	//喂養(yǎng)行為
	public void feed(Cat cat){
		//主人喂養(yǎng)寵物，寵物就吃
		System.out.println("主人開(kāi)始喂食兒");
		cat.eat();
		System.out.println("主人喂食兒完畢");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//創(chuàng)建狗對(duì)象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//創(chuàng)建主人對(duì)象
		Master master = new Master();
		//喂養(yǎng)
		master.feed(dog);
		//創(chuàng)建貓對(duì)象
		Cat cat = new Cat("湯姆");
		//喂養(yǎng)
		master.feed(cat);
	}
}

運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

圖13-14：運(yùn)行結(jié)果

在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有這樣的一個(gè)開(kāi)發(fā)原則：開(kāi)閉原則。開(kāi)閉原則（OCP）是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中“可復(fù)用設(shè)計(jì)”的基石，是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中最重要的原則之一，其它很多的設(shè)計(jì)原則都是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的一種手段。1988年，勃蘭特·梅耶（Bertrand Meyer）在他的著作《面向?qū)ο筌浖?gòu)造（Object Oriented Software Construction）》中提出了開(kāi)閉原則，它的原文是這樣：“Software entities should be open for extension,but closed for modification”。翻譯過(guò)來(lái)就是：“軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉”。這句話說(shuō)得略微有點(diǎn)專(zhuān)業(yè)，我們把它講得更通俗一點(diǎn)，也就是：軟件系統(tǒng)中包含的各種組件，例如模塊（Modules）、類(lèi)（Classes）以及功能（Functions）等等，應(yīng)該在不修改現(xiàn)有代碼的基礎(chǔ)上，引入新功能。開(kāi)閉原則中“開(kāi)”，是指對(duì)于組件功能的擴(kuò)展是開(kāi)放的，是允許對(duì)其進(jìn)行功能擴(kuò)展的；開(kāi)閉原則中“閉”，是指對(duì)于原有代碼的修改是封閉的，即修改原有的代碼對(duì)外部的使用是透明的。

以上程序在擴(kuò)展的過(guò)程當(dāng)中就違背了OCP原則，因?yàn)樵跀U(kuò)展的過(guò)程當(dāng)中修改了已經(jīng)寫(xiě)好的Master類(lèi)，怎樣可以解決這個(gè)問(wèn)題呢？多態(tài)可以解決，請(qǐng)看代碼：

//寵物類(lèi)
public class Pet {
	String name;
	//吃的行為
	public void eat(){
	}
}

//寵物貓
public class Cat extends Pet{
	public Cat(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行為
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在吃魚(yú)！");
	}
}

//寵物狗
public class Dog extends Pet{
	public Dog(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行為
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在啃肉骨頭！");
	}
}

//主人
public class Master {
	//喂養(yǎng)行為
	public void feed(Pet pet){
		//主人喂養(yǎng)寵物，寵物就吃
		System.out.println("主人開(kāi)始喂食兒");
		pet.eat();
		System.out.println("主人喂食兒完畢");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//創(chuàng)建狗對(duì)象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//創(chuàng)建主人對(duì)象
		Master master = new Master();
		//喂養(yǎng)
		master.feed(dog);
		//創(chuàng)建貓對(duì)象
		Cat cat = new Cat("湯姆");
		//喂養(yǎng)
		master.feed(cat);
	}
}

運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

圖13-15：使用多態(tài)機(jī)制

在以上程序中，Master類(lèi)中的方法feed(Pet pet)的參數(shù)類(lèi)型定義為更加抽象的Pet類(lèi)型，而不是具體Dog寵物，或者Cat寵物，顯然Master類(lèi)和具體的Dog、Cat類(lèi)解耦合了，依賴(lài)性弱了，這就是我們通常所說(shuō)的面向抽象編程，盡量不要面向具體編程，面向抽象編程會(huì)讓你的代碼耦合度降低，擴(kuò)展能力增強(qiáng)，從而符合OCP的開(kāi)發(fā)原則。假如說(shuō)這會(huì)再來(lái)一個(gè)新的寵物豬呢，我們只需要這樣做，新增加一個(gè)“寵物豬類(lèi)”，然后寵物豬類(lèi)Pig繼承寵物類(lèi)Pet，并重寫(xiě)eat()方法，然后修改一下測(cè)試類(lèi)就行了，整個(gè)過(guò)程我們是不需要修改Master類(lèi)的，只是額外增加了一個(gè)新的類(lèi)：

public class Pig extends Pet {
	public Pig(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行為
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在吃粥！");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//創(chuàng)建狗對(duì)象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//創(chuàng)建主人對(duì)象
		Master master = new Master();
		//喂養(yǎng)
		master.feed(dog);
		//創(chuàng)建貓對(duì)象
		Cat cat = new Cat("湯姆");
		//喂養(yǎng)
		master.feed(cat);
		//創(chuàng)建寵物豬對(duì)象
		Pig pig = new Pig("小豬豬");
		master.feed(pig);
	}
}

運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

圖13-16：運(yùn)行結(jié)果

以上程序中到底哪里使用了多態(tài)機(jī)制呢？請(qǐng)看下圖：

圖13-17：哪里使用了多態(tài)機(jī)制

通過(guò)以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們可以看到多態(tài)在開(kāi)發(fā)中聯(lián)合方法覆蓋一起使用，可以降低程序的耦合度，提高程序的擴(kuò)展力。在開(kāi)發(fā)中盡可能面向抽象編程，不要面向具體編程，好比電腦主板和內(nèi)存條的關(guān)系一樣，主板和內(nèi)存條件之間有一個(gè)抽象的符合某個(gè)規(guī)范的插槽，不同品牌的內(nèi)存條都可以插到主板上使用，2個(gè)G的內(nèi)存條和4個(gè)G的內(nèi)存條都可以插上，但最終的表現(xiàn)結(jié)果是不同的，2個(gè)G的內(nèi)存條處理速度慢一些，4個(gè)G的快一些，這就是多態(tài)，所謂多態(tài)就是同一個(gè)行為作用到不同的對(duì)象上，最終的表現(xiàn)結(jié)果是不同的，主要的要求就是對(duì)象是可以進(jìn)行靈活切換的，靈活切換的前提就是解耦合，解耦合依賴(lài)多態(tài)機(jī)制。