2021-04-15 22:28  阅读(153)
文章分类:Java 零基础入门 文章标签:JavaJava 入门
©  原文作者:廖雪峰的网站 原文地址:https://www.liaoxuefeng.com/

在继承关系中,子类如果定义了一个与父类方法签名完全相同的方法,被称为覆写(Override)。

例如,在Person类中,我们定义了run()方法:

    class Person {
        public void run() {
            System.out.println("Person.run");
        }
    }
    

在子类Student中,覆写这个run()方法:

    class Student extends Person {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Student.run");
        }
    }
    

Override和Overload不同的是,如果方法签名如果不同,就是Overload,Overload方法是一个新方法;如果方法签名相同,并且返回值也相同,就是Override

    注意:方法名相同,方法参数相同,但方法返回值不同,也是不同的方法。在Java程序中,出现这种情况,编译器会报错。
    
    class Person {
        public void run() { … }
    }
    
    class Student extends Person {
        // 不是Override,因为参数不同:
        public void run(String s) { … }
        // 不是Override,因为返回值不同:
        public int run() { … }
    }
    

加上@Override可以让编译器帮助检查是否进行了正确的覆写。希望进行覆写,但是不小心写错了方法签名,编译器会报错。

    // override
    ----
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
        }
    }
    
    class Person {
        public void run() {}
    }
    
    public class Student extends Person {
        @Override // Compile error!
        public void run(String s) {}
    }
    

但是@Override不是必需的。

在上一节中,我们已经知道,引用变量的声明类型可能与其实际类型不符,例如:

    Person p = new Student();
    

现在,我们考虑一种情况,如果子类覆写了父类的方法:

    // override
    ----
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            Person p = new Student();
            p.run(); // 应该打印Person.run还是Student.run?
        }
    }
    
    class Person {
        public void run() {
            System.out.println("Person.run");
        }
    }
    
    class Student extends Person {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Student.run");
        }
    }
    

那么,一个实际类型为Student,引用类型为Person的变量,调用其run()方法,调用的是Person还是Studentrun()方法?

运行一下上面的代码就可以知道,实际上调用的方法是Studentrun()方法。因此可得出结论:

Java的实例方法调用是基于运行时的实际类型的动态调用,而非变量的声明类型。

这个非常重要的特性在面向对象编程中称之为多态。它的英文拼写非常复杂:Polymorphic。

多态

多态是指,针对某个类型的方法调用,其真正执行的方法取决于运行时期实际类型的方法。例如:

    Person p = new Student();
    p.run(); // 无法确定运行时究竟调用哪个run()方法
    

有童鞋会问,从上面的代码一看就明白,肯定调用的是Studentrun()方法啊。

但是,假设我们编写这样一个方法:

    public void runTwice(Person p) {
        p.run();
        p.run();
    }
    

它传入的参数类型是Person,我们是无法知道传入的参数实际类型究竟是Person,还是Student,还是Person的其他子类,因此,也无法确定调用的是不是Person类定义的run()方法。

所以,多态的特性就是,运行期才能动态决定调用的子类方法。对某个类型调用某个方法,执行的实际方法可能是某个子类的覆写方法。这种不确定性的方法调用,究竟有什么作用?

我们还是来举栗子。

假设我们定义一种收入,需要给它报税,那么先定义一个Income类:

    class Income {
        protected double income;
        public double getTax() {
            return income * 0.1; // 税率10%
        }
    }
    

对于工资收入,可以减去一个基数,那么我们可以从Income派生出SalaryIncome,并覆写getTax()

    class Salary extends Income {
        @Override
        public double getTax() {
            if (income <= 5000) {
                return 0;
            }
            return (income - 5000) * 0.2;
        }
    }
    

如果你享受国务院特殊津贴,那么按照规定,可以全部免税:

    class StateCouncilSpecialAllowance extends Income {
        @Override
        public double getTax() {
            return 0;
        }
    }
    

现在,我们要编写一个报税的财务软件,对于一个人的所有收入进行报税,可以这么写:

    public double totalTax(Income... incomes) {
        double total = 0;
        for (Income income: incomes) {
            total = total + income.getTax();
        }
        return total;
    }
    

来试一下:

    // Polymorphic
    ----
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            // 给一个有普通收入、工资收入和享受国务院特殊津贴的小伙伴算税:
            Income[] incomes = new Income[] {
                new Income(3000),
                new Salary(7500),
                new StateCouncilSpecialAllowance(15000)
            };
            System.out.println(totalTax(incomes));
        }
    
        public static double totalTax(Income... incomes) {
            double total = 0;
            for (Income income: incomes) {
                total = total + income.getTax();
            }
            return total;
        }
    }
    
    class Income {
        protected double income;
    
        public Income(double income) {
            this.income = income;
        }
    
        public double getTax() {
            return income * 0.1; // 税率10%
        }
    }
    
    class Salary extends Income {
        public Salary(double income) {
            super(income);
        }
    
        @Override
        public double getTax() {
            if (income <= 5000) {
                return 0;
            }
            return (income - 5000) * 0.2;
        }
    }
    
    class StateCouncilSpecialAllowance extends Income {
        public StateCouncilSpecialAllowance(double income) {
            super(income);
        }
    
        @Override
        public double getTax() {
            return 0;
        }
    }
    

观察totalTax()方法:利用多态,totalTax()方法只需要和Income打交道,它完全不需要知道SalaryStateCouncilSpecialAllowance的存在,就可以正确计算出总的税。如果我们要新增一种稿费收入,只需要从Income派生,然后正确覆写getTax()方法就可以。把新的类型传入totalTax(),不需要修改任何代码。

可见,多态具有一个非常强大的功能,就是允许添加更多类型的子类实现功能扩展,却不需要修改基于父类的代码。

覆写Object方法

因为所有的class最终都继承自Object,而Object定义了几个重要的方法:

  • toString():把instance输出为String
  • equals():判断两个instance是否逻辑相等;
  • hashCode():计算一个instance的哈希值。

在必要的情况下,我们可以覆写Object的这几个方法。例如:

    class Person {
        ...
        // 显示更有意义的字符串:
        @Override
        public String toString() {
            return "Person:name=" + name;
        }
    
        // 比较是否相等:
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            // 当且仅当o为Person类型:
            if (o instanceof Person) {
                Person p = (Person) o;
                // 并且name字段相同时,返回true:
                return this.name.equals(p.name);
            }
            return false;
        }
    
        // 计算hash:
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.name.hashCode();
        }
    }
    

调用super

在子类的覆写方法中,如果要调用父类的被覆写的方法,可以通过super来调用。例如:

    class Person {
        protected String name;
        public String hello() {
            return "Hello, " + name;
        }
    }
    
    Student extends Person {
        @Override
        public String hello() {
            // 调用父类的hello()方法:
            return super.hello() + "!";
        }
    }
    

final

继承可以允许子类覆写父类的方法。如果一个父类不允许子类对它的某个方法进行覆写,可以把该方法标记为final。用final修饰的方法不能被Override

    class Person {
        protected String name;
        public final String hello() {
            return "Hello, " + name;
        }
    }
    
    Student extends Person {
        // compile error: 不允许覆写
        @Override
        public String hello() {
        }
    }
    

如果一个类不希望任何其他类继承自它,那么可以把这个类本身标记为final。用final修饰的类不能被继承:

    final class Person {
        protected String name;
    }
    
    // compile error: 不允许继承自Person
    Student extends Person {
    }
    

对于一个类的实例字段,同样可以用final修饰。用final修饰的字段在初始化后不能被修改。例如:

    class Person {
        public final String name = "Unamed";
    }
    

final字段重新赋值会报错:

    Person p = new Person();
    p.name = "New Name"; // compile error!
    

可以在构造方法中初始化final字段:

    class Person {
        public final String name;
        public Person(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
    

这种方法更为常用,因为可以保证实例一旦创建,其final字段就不可修改。

练习

给一个有工资收入和稿费收入的小伙伴算税。

计算所得税

小结

  • 子类可以覆写父类的方法(Override),覆写在子类中改变了父类方法的行为;

  • Java的方法调用总是作用于运行期对象的实际类型,这种行为称为多态;

  • final修饰符有多种作用:

    • final修饰的方法可以阻止被覆写;
    • final修饰的class可以阻止被继承;
    • final修饰的field必须在创建对象时初始化,随后不可修改。
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