【轉】父類引用指向子類對象

標籤：

父類引用指向子類對象指的是：

例如父類Animal，子類Cat,Dog。其中Animal可以是類也可以是介面，Cat和Dog是繼承或實現Animal的子類。

Animal animal = new Cat();

即聲明的是父類，實際指向的是子類的一個對象。

 

那這麼使用的優點是什麼，為什麼要這麼用？可以用這幾個關鍵詞來概括：多態、動態連結，向上轉型

也有人說這是面向介面編程，可以降低程式的耦合性，即調用者不必關心調用的是哪個對象，只需要針對介面編程就可以了，被調用者對於調用者是完全透明的。讓你更關注父類能做什麼,而不去關心子類是具體怎麼做的,你可以隨時替換一個子類,也就是隨時替換一個具體實現,而不用修改其他.

以後結合設計模式（如原廠模式，代理模式）和反射機制可能有更深理解。

下面介紹java的多態性和其中的動態連結，向上轉型：

物件導向的三個特徵：封裝、繼承和多態；

封裝隱藏了類的內部實現機制，可以在不影響使用者的前提下修改類的內部結構，同時保護了資料；

繼承是為了重用父類代碼，子類繼承父類就擁有了父類的成員。

方法的重寫、重載與動態串連構成多態性。Java之所以引入多態的概念，原因之一是它在類的繼承問題上和C++不同，後者允許多繼承，這確實給其帶來的非常強大的功能，但是複雜的繼承關係也給C++開發人員帶來了更大的麻煩，為了規避風險，Java只允許單繼承，衍生類別與基類間有IS-A的關係（即“貓”is a “動物”）。這樣做雖然保證了繼承關係的簡單明了，但是勢必在功能上有很大的限制，所以，Java引入了多態性的概念以彌補這點的不足，此外，抽象類別和介面也是解決單繼承規定限制的重要手段。同時，多態也是物件導向編程的精髓所在。

理解多態，首先要知道“向上轉型”。

我定義了一個子類Cat，它繼承了Animal類，那麼後者就是前者是父類。我可以通過 

Cat c = new Cat(); 
執行個體化一個Cat的對象，這個不難理解。但當我這樣定義時： 

Animal a = new Cat(); 
這代表什麼意思呢？ 

很簡單，它表示我定義了一個Animal類型的引用，指向建立的Cat類型的對象。由於Cat是繼承自它的父類Animal，所以Animal類型的引用是可以指向Cat類型的對象的。這就是“向上轉型”。

那麼這樣做有什麼意義呢？因為子類是對父類的一個改進和擴充，所以一般子類在功能上較父類更強大，屬性較父類更獨特， 定義一個父類類型的引用指向一個子類的對象既可以使用子類強大的功能，又可以抽取父類的共性。 所以，父類類型的引用可以調用父類中定義的所有屬性和方法，而對於子類中定義而父類中沒有的方法，父類引用是無法調用的； 

那什麼是動態連結呢？當父類中的一個方法只有在父類中定義而在子類中沒有重寫的情況下，才可以被父類類型的引用調用； 對於父類中定義的方法，如果子類中重寫了該方法，那麼父類類型的引用將會調用子類中的這個方法，這就是動態串連。

下面看一下典型的多態例子：

 

[java] view plaincopy 

1. class Father{
2. public void func1(){
3. func2();
4. }
5. //這是父類中的func2()方法，因為下面的子類中重寫了該方法
6. //所以在父類類型的引用中調用時，這個方法將不再有效
7. //取而代之的是將調用子類中重寫的func2()方法
8. public void func2(){
9. System.out.println("AAA");
10. }
11. }
13. class Child extends Father{
14. //func1(int i)是對func1()方法的一個重載，主要不是重寫！
15. //由於在父類中沒有定義這個方法，所以它不能被父類類型的引用調用
16. //所以在下面的main方法中child.func1(68)是不對的
17. public void func1(int i){
18. System.out.println("BBB");
19. }
20. //func2()重寫了父類Father中的func2()方法
21. //如果父類類型的引用中調用了func2()方法，那麼必然是子類中重寫的這個方法
22. public void func2(){
23. System.out.println("CCC");
24. }
25. }
27. public class PolymorphismTest {
28. public static void main(String[] args) {
29. Father child = new Child();
30. child.func1();//列印結果將會是什嗎？
31. child.func1(68);
32. }
33. }

[java] view plaincopy 

1. class Father{   
2.     public void func1(){   
3.         func2();   
4.     }   
5.     //這是父類中的func2()方法，因為下面的子類中重寫了該方法   
6.     //所以在父類類型的引用中調用時，這個方法將不再有效   
7.     //取而代之的是將調用子類中重寫的func2()方法   
8.     public void func2(){   
9.         System.out.println("AAA");   
10.     }   
11. }   
12.     
13. class Child extends Father{   
14.     //func1(int i)是對func1()方法的一個重載，主要不是重寫！  
15.     //由於在父類中沒有定義這個方法，所以它不能被父類類型的引用調用   
16.     //所以在下面的main方法中child.func1(68)是不對的   
17.     public void func1(int i){   
18.         System.out.println("BBB");   
19.     }   
20.     //func2()重寫了父類Father中的func2()方法   
21.     //如果父類類型的引用中調用了func2()方法，那麼必然是子類中重寫的這個方法   
22.     public void func2(){   
23.         System.out.println("CCC");   
24.     }   
25. }   
26.     
27. public class PolymorphismTest {   
28.     public static void main(String[] args) {   
29.         Father child = new Child();   
30.         child.func1();//列印結果將會是什嗎？    
31.         child.func1(68);  
32.     }   
33. }   

 

上面的程式是個很典型的多態的例子。子類Child繼承了父類Father，並重載了父類的func1()方法，重寫了父類的func2()方法。重載後的func1(int i)和func1()不再是同一個方法，由於父類中沒有func1(int i)，那麼，父類類型的引用child就不能調用func1(int i)方法。而子類重寫了func2()方法，那麼父類類型的引用child在調用該方法時將會調用子類中重寫的func2()。 

那麼該程式將會列印出什麼樣的結果呢？ 
很顯然，應該是“CCC”。

 

對於多態，可以總結以下幾點：

一、使用父類類型的引用指向子類的對象； 
二、該引用只能調用父類中定義的方法和變數； 
三、如果子類中重寫了父類中的一個方法，那麼在調用這個方法的時候，將會調用子類中的這個方法；（動態串連、動態調用） 
四、變數不能被重寫（覆蓋），”重寫“的概念只針對方法，如果在子類中”重寫“了父類中的變數，那麼在編譯時間會報錯。  

PS：這一塊試了一下，沒顯示儲存，他會顯示變數到底是來自父類的還是子類的

 

另轉載：

多態是通過: 
1 介面 和 實現介面並覆蓋介面中同一方法的幾不同的類體現的 
2 父類 和 繼承父類並覆蓋父類中同一方法的幾個不同子類實現的. 

一、基本概念 

多態性：發送訊息給某個對象，讓該對象自行決定響應何種行為。 
通過將子類對象引用賦值給超類對象引用變數來實現動態方法引動過程。 

java 的這種機制遵循一個原則：當超類對象引用變數引用子類對象時，被引用對象的類型而不是引用變數的類型決定了調用誰的成員方法，但是這個被調用的方法必須是在超類中定義過的，也就是說被子類覆蓋的方法。 

1. 如果a是類A的一個引用，那麼，a可以指向類A的一個執行個體,或者說指向類A的一個子類。 
2. 如果a是介面A的一個引用，那麼,a必須指向實現了介面A的一個類的執行個體。 


二、Java多態性實現機制 

SUN目前的JVM實現機制，類執行個體的引用就是指向一個控制代碼（handle）的指標，這個控制代碼是一對指標： 
一個指標指向一張表格，實際上這個表格也有兩個指標（一個指標指向一個包含了對象的方法表，另外一個指向類對象，表明該對象所屬的類型）； 
另一個指標指向一塊從java堆中為分配出來記憶體空間。 

三、總結 

1、通過將子類對象引用賦值給超類對象引用變數來實現動態方法引動過程。 

DerivedC c2=new DerivedC(); 
BaseClass a1= c2; //BaseClass 基類，DerivedC是繼承自BaseClass的子類 
a1.play(); //play()在BaseClass，DerivedC中均有定義，即子類覆寫了該方法 

分析： 
* 為什麼子類的類型的對象執行個體可以覆給超類引用？ 
自動實現向上轉型。通過該語句，編譯器自動將子類執行個體向上移動，成為通用類型BaseClass； 
* a.play()將執行子類還是父類定義的方法？ 
子類的。在運行時期，將根據a這個對象引用實際的類型來擷取對應的方法。所以才有多態性。一個基類的對象引用，被賦予不同的子類對象引用，執行該方法時，將表現出不同的行為。 

在a1=c2的時候，仍然是存在兩個控制代碼，a1和c2，但是a1和c2擁有同一塊資料記憶體塊和不同的函數表。 

2、不能把父類對象引用賦給子類對象引用變數 

BaseClass a2=new BaseClass(); 
DerivedC c1=a2;//出錯 

在java裡面，向上轉型是自動進行的,但是向下轉型卻不是，需要我們自己定義強制進行。 
c1=(DerivedC)a2; 進行強制轉化,也就是向下轉型. 

3、記住一個很簡單又很複雜的規則，一個類型引用只能引用參考型別自身含有的方法和變數。 
你可能說這個規則不對的，因為父類引用指向子類對象的時候，最後執行的是子類的方法的。 
其實這並不矛盾，那是因為採用了後期綁定，動態啟動並執行時候又根據型別去調用了子類的方法。而假若子類的這個方法在父類中並沒有定義，則會出錯。 
例如，DerivedC類在繼承BaseClass中定義的函數外，還增加了幾個函數（例如 myFun()） 

分析： 
當你使用父類引用指向子類的時候，其實jvm已經使用了編譯器產生的類型資訊調整轉換了。 
這裡你可以這樣理解，相當於把不是父類中含有的函數從虛擬函數表中設定為不可見的。注意有可能虛擬函數表中有些函數地址由於在子類中已經被改寫了，所以對象虛擬函數表中虛擬函數項目地址已經被設定為子類中完成的方法體的地址了。 

4、Java與C++多態性的比較 

jvm關於多態性支援解決方案是和c++中幾乎一樣的， 
只是c++中編譯器很多是把類型資訊和虛擬函數資訊都放在一個虛擬函數表中，但是利用某種技術來區別。 

Java把類型資訊和函數資訊分開放。Java中在繼承以後，子類會重新設定自己的虛擬函數表，這個虛擬函數表中的項目有由兩部分組成。從父類繼承的虛擬函數和子類自己的虛擬函數。 
虛擬函數調用是經過虛擬函數表間接調用的，所以才得以實現多態的。 

Java的所有函數，除了被聲明為final的，都是用後期綁定。 

四. 樣本：1個行為,不同的對象,他們具體體現出來的方式不一樣, 
比如: 方法重載 overloading 以及 方法重寫(覆蓋)override 
class Human{ 
void run(){輸出 人在跑} 
} 
class Man extends Human{ 
void run(){輸出 男人在跑} 
} 
這個時候,同是跑,不同的對象,不一樣(這個是方法覆蓋的例子) 
class Test{ 
void out(String str){輸出 str} 
void out(int i){輸出 i} 
} 
這個例子是方法重載,方法名相同,參數表不同 

ok,明白了這些還不夠,還用人在跑舉例 
Human ahuman=new Man(); 
這樣我等於執行個體化了一個Man的對象,並聲明了一個Human的引用,讓它去指向Man這個對象 
意思是說,把 Man這個對象當 Human看了. 

比如去動物園,你看見了一個動物,不知道它是什麼, "這是什麼動物? " "這是大熊貓! " 
這2句話,就是最好的證明,因為不知道它是大熊貓,但知道它的父類是動物,所以, 
這個大熊貓對象,你把它當成其父類 動物看,這樣子合情合理. 

這種方式下要注意 new Man();的確執行個體化了Man對象,所以 ahuman.run()這個方法 輸出的 是 "男人在跑 " 

如果在子類 Man下你 寫了一些它專屬的方法 比如 eat(),而Human沒有這個方法, 在調用eat方法時,一定要注意 強制類型轉換 ((Man)ahuman).eat(),這樣才可以... 對介面來說,情況是類似的... 

[java] view plaincopy 

1. 執行個體:
2. package domatic;
3. //定義超類superA
4. class superA {
5. int i = 100;
6. void fun(int j) {
7. j = i;
8. System.out.println("This is superA");
9. }
10. }
11. // 定義superA的子類subB
12. class subB extends superA {
13. int m = 1;
14. void fun(int aa) {
15. System.out.println("This is subB");
16. }
17. }
18. // 定義superA的子類subC
19. class subC extends superA {
20. int n = 1;
21. void fun(int cc) {
22. System.out.println("This is subC");
23. }
24. }
25. class Test {
26. public static void main(String[] args) {
27. superA a = new superA();
28. subB b = new subB();
29. subC c = new subC();
30. a = b;
31. a.fun(100);
32. a = c;
33. a.fun(200);
34. }
35. }

 

/* 
* 上述代碼中subB和subC是超類superA的子類,我們在類Test中聲明了3個引用變數a, b, 
* c,通過將子類對象引用賦值給超類對象引用變數來實現動態方法引動過程。也許有人會問： 
* "為什麼(1)和(2)不輸出：This is superA"。 
* java的這種機制遵循一個原則：當超類對象引用變數引用子類對象時, 
* 被引用對象的類型而不是引用變數的類型決定了調用誰的成員方法, 
* 但是這個被調用的方法必須是在超類中定義過的, 
* 也就是說被子類覆蓋的方法。 
* 所以,不要被上例中(1)和(2)所迷惑,雖然寫成a.fun(),但是由於(1)中的a被b賦值, 
* 指向了子類subB的一個執行個體,因而(1)所調用的fun()實際上是子類subB的成員方法fun(), 
* 它覆蓋了超類superA的成員方法fun()；同樣(2)調用的是子類subC的成員方法fun()。 
* 另外,如果子類繼承的超類是一個抽象類別,雖然抽象類別不能通過new操作符執行個體化, 
* 但是可以建立抽象類別的對象引用指向子類對象,以實現運行時多態性。具體的實現方法同上例。 
* 不過,抽象類別的子類必須覆蓋實現超類中的所有的抽象方法, 
* 否則子類必須被abstract修飾符修飾,當然也就不能被執行個體化了 
*/

 

1.JAVA裡沒有多繼承，一個類之能有一個父類。而繼承的表現就是多態。一個父類可以有多個子類，而在子類裡可以重寫父類的方法（例如方法print()），這樣每個子類裡重寫的代碼不一樣，自然表現形式就不一樣。這樣用父類的變數去引用不同的子類，在調用這個相同的方法print()的時候得到的結果和表現形式就不一樣了，這就是多態，相同的訊息（也就是調用相同的方法）會有不同的結果。舉例說明： 

[java] view plaincopy 

1. //父類
2. public class Father{
3. //父類有一個打孩子方法
4. public void hitChild(){
5. }
6. }
7. //子類1
8. public class Son1 extends Father{
9. //重寫父類打孩子方法
10. public void hitChild(){
11. System.out.println("為什麼打我？我做錯什麼了！");
12. }
13. }
14. //子類2
15. public class Son2 extends Father{
16. //重寫父類打孩子方法
17. public void hitChild(){
18. System.out.println("我知道錯了，別打了！");
19. }
20. }
21. //子類3
22. public class Son3 extends Father{
23. //重寫父類打孩子方法
24. public void hitChild(){
25. System.out.println("我跑，你打不著！");
26. }
27. }
28. //測試類別
29. public class Test{
30. public static void main(String args[]){
31. Father father;
32. father = new Son1();
33. father.hitChild();
34. father = new Son2();
35. father.hitChild();
36. father = new Son3();
37. father.hitChild();
38. }
39. }

 

都調用了相同的方法，出現了不同的結果！這就是多態的表現。

 

上面的樣本也就是原廠模式的一個簡單體現

【轉】父類引用指向子類對象