java中的多型

Mikejiawei發表於2020-06-07
Java多型

多型與HoFs

朋友們好久不見啊，最近筆者同時在寫指令碼型語言——JavaScript，和工業級的面嚮物件語言——Java。 在寫程式碼的同時呢，也會思考這些語言的不同。今天就拿 Java 中的多型，來談一談吧！

概念

多型（Polymorphism）

多型性的核心是多種表現形式。在 Java中，多型性是指物件可以擁有多種形式或者說型別。在物件導向的程式設計中，多型與如何將一個物件視為其自身類的例項，或者是它的父類的例項，又或者父類的父類的例項等相關。

上面那段話或許有些抽象，還是讓我們舉個例子吧：

假設我們擁有兩個類：

SLList 類和 VengefulSLList 類，

其中 VengefulSLList 類繼承自 SLList 類。並覆寫(override)了, removeLast 方法(method)。

我們執行以下程式碼：

Extends

結果：

sl.addLast(50) ; //VengefullSLList沒有覆寫，呼叫的是父類（即SLList）的方法

sl.removeLast(); //呼叫的是自己覆寫的 removeLast( ) 方法！

再看一個例子：

public static void main(String[] args){
    VengefullSLList<Integer> s1 = new VengefullSLList<>(9);
    SLList<Integer> s2 = new SLList<>(8);
    s1.removeLast(); // 呼叫覆寫的方法
    s2.removeLast(); // 呼叫 SLList類的方法
}

事實說明，即使是呼叫同一個方法，根據物件的不同，其產生的結果是多種多樣的！而且，每個物件也能展現不同的型別。

HoF

Higher Order Function: A function that treats another function as data.

高階函式： 是指一個函式把其他函式當成資料。

例如 JavaScript 中的 function 就是一個 物件，可以當做引數傳遞。

在 Python 中我們可以這樣來運用它：

def tenX(x):
	return 10*x
 
def do_twice(f, x):
	return f(f(x))
 
print(do_twice(tenX, 2))
# 200

然而在 Java 中我們沒見過這樣的用法，這是因為在 jdk8 以前 Java是禁止將函式當引數傳遞的！

問題

那麼問題來了，如果 Java不允許 HoF 的存在，我們怎麼解決這類問題呢？

例如比較大小：

def print_larger(x, y, compare, stringify):
    if compare(x, y):
        return stringify(x)
    return stringify(y)
# HoF 模式

def print_larger(x, y):
   if x.largerThan(y):
       return x.str()
   return y.str()
# Subtype Polymorphism 模式
# 子類的多樣性

我們主要說說第二種方式：

在程式碼中，我們為每個物件提供了 largerThan()的方法，通過呼叫它實現比大小。但是在 Java 中，如果我們想要實現比較各種型別的物件大小的方法呢？比如說，我們要比較企鵝的大小，我們就要實現 企鵝類的 largerThan()方法。我們要比較海豹的大小，就要實現 海豹類的largerThan()方法，。。。。。。

我們發現如果直接實現子類的方法，我們無法實現通用的比較方案，在 C++中我們可以使用過載操作符，在JS中我們可以傳入 compare函式。那麼我們在Java中如何實現呢？

Comparable介面

前面我們提到了多型，有時候我們呼叫同名的方法，也會得到不同的結果。我們可以利用這種特性，來構造一個 compareTo() 方法。

在 Java中，我們有一個介面(interface) ， 叫做 Comparable 。

comparable

它規定了所有要實現該介面的類，要實現它的 compareTo(T obj) 方法。

通過介面，我們也可以巧妙的實現，對各種型別的物件，提供一個通用的解決方法！

比如我們要實現一個自己的 Util類，裡面有一個 max(Comparable[] items )方法，它的功能是，返回給定的物件陣列中最大的那個物件。

這裡我們使用 Dog類做演示：

專案目錄：

我們實現了三個類，分別是 Dog，Util，Util

程式碼如下：

public class Dog implements Comparable<Dog> {
    private int size; // 尺寸
    private String name; // 名字

    public Dog(){}
    public Dog(int size, String name){
        this.name = name;
        this.size = size;
    }
    public void bark(){
        System.out.println("My name is "+this.name+"!");
    }
    
    @Override
    public int compareTo(Dog other) { // 覆寫的compareTo()方法
        return this.size - other.size;
    }
}

public class Util {
    public static Comparable max(Comparable[] items){
        int maxIndex=0;
        // 遍歷找出size最大的狗
        for (int i = 0; i < items.length; i++) {
            int cmp = items[i].compareTo(items[maxIndex]);
            if(cmp>0){
                maxIndex = i;
            }
        }
        return items[maxIndex];
    }
}

public class LaunchDog {
    public static void main(String[] args) {
        Dog alice = new Dog(8,"alice");
        Dog ben = new Dog(12,"ben");
        Dog karn = new Dog(6,"karn");
        Dog[] dogs = new Dog[]{alice,ben,karn};
        // 呼叫 max() 方法
        Dog d =(Dog) Util.max(dogs);
        d.bark();
    }
}

最後的輸出結果為：

My name is ben!

總結

通過分析以上程式碼，我們發現只要是 實現了 Comparable 介面的類都可以輕鬆使用 Util類中的 max() 方法選出最大的項。而在 Java 中我們的 集合框架就實現了 Comparable介面，拿來即用，十分方便。

所以，在專案中我們可以利用 介面(interface) , 來實現 在指令碼語言中用 HoF 實現的功能。這體現了 Java的多型。

總結，Java通過提供介面 賦予了我們使用回撥的能力。

To summarize, interfaces in Java provide us with the ability to make callbacks. Sometimes, a function needs the help of another function that might not have been written yet (e.g. max needs compareTo). A callback function is the helping function (in the scenario, compareTo).

refer:

USB的CS61b

joshhug老師的gitbook

Oracle的文件

相關文章