Глава 4 НАСЛЕДОВАНИЕ И ПОЛИМОРФИЗМ

ОСНОВЫ JAVA
98
В  следующем  примере  переопределяемый  метод  doPayment()  находится 
в двух классах CardAction и CreditCardAction. В соответствии с принципом 
полиморфизма вызывается метод, наиболее близкий к текущему объекту.
/* # 1 # наследование класса и переопределение метода # CardAction.java # 
CreditCardAction.java # CardRunner.java */
package
 by.bsu.inheritance;
public
 class CardAction {
         // поля, конструкторы, методы
         public void doPayment(double amountPayment) {
                  // реализация
                  System.out.println("complete from debt card");
         }
}
package
 by.bsu.inheritance;
public
 class CreditCardAction extends CardAction {
         // поля, конструкторы, методы
         public boolean checkCreditLimit() { // собственный метод
                  return true; // stub
         }
         @Override // аннотация указывает на полиморфную природу метода
         public void doPayment(double amountPayment) { // переопределенный метод
                  // реализация
                  System.out.println("complete from credit card");
         }
}
package
 by.bsu.inheritance;
public
 class CardRunner {
    public static void main(String[ ] args) {
         CardAction dc1 = new CardAction();
         CardAction dc2 = new CreditCardAction();
         CreditCardAction cc = new CreditCardAction();
         // CreditCardAction cca = new CardAction(); // ошибка компиляции
         dc1.doPayment(15.5); // метод класса CardAction
         dc2.doPayment(21.2); // полиморфный метод класса CreditCardAction
         cc.doPayment(7.0); // полиморфный метод класса CreditCardAction
         cc.checkCreditLimit(); // неполиморфный метод класса CreditCardAction
         // dc2.checkCreditLimit(); // ошибка компиляции – неполиморфный метод
         ((CreditCardAction)dc1).checkCreditLimit(); // ошибка времени выполнения
         ((CreditCardAction)dc2).checkCreditLimit(); // ок
    }
} 
Объект dc1 создается при помощи вызова конструктора класса CardAction, и, 
соответственно, при вызове метода doPayment() вызывается версия метода из клас-
са CardAction. При создании объекта dc2 ссылка типа CardAction инициализирует-
ся объектом типа CreditCardAction. При таком способе инициализации  ссылка 
на суперкласс получает доступ к методам, переопределенным в подклассе.

НАСЛЕДОВАНИЕ И ПОЛИМОРФИЗМ
99
При объявлении совпадающих по сигнатуре (имя, тип, область видимости) 
полей в суперклассе и подклассах их значения не переопределяются и никак 
не пересекаются, т. е. существуют в одном объекте независимо друг от друга.  
Такое  решение  является  плохим  примером  кода,  который  не  используется 
в практическом программировании. Не следует использовать вызов полиморф-
ных методов в конструкторе. Эти действия могут привести к использованию 
и  получению  недостоверной  информации  при  работе  метода.  Для  доступа 
к  полям  текущего  объекта  можно  использовать  указатель  this,  для  доступа 
к  полям  суперкласса  —  указатель  super.  Другие  возможности  рассмотрены 
в следующем примере:
/* # 2 # вызов полиморфного метода из конструктора # Dumb.java # Dumber.java */
package 
by.bsu.dumb;
class
 Dumb extends Object {
         { this.id = 6; }
         int id;
         Dumb() {
                  System.out.println("конструктор класса Dumb ");
 
        // вызов потенциально полиморфного метода - плохо
                  id = this.getId(); 
                  System.out.println(" id=" + id);
         }
         int getId() { // 1
                  System.out.println("getId() класса Dumb ");
                  return id;
         }
}
class
 Dumber extends Dumb {
         int id = 9; // получится два поля с одинаковыми именами
         Dumber() {
                  System.out.println("конструктор класса Dumber ");
                  id = this.getId();
                  System.out.println(" id=" + id);
         }
         @Override
         int getId() { // 2
                  System.out.println("getId() класса Dumber ");
                  return id;
         }
}
В результате создания экземпляра Dumb objA = new Dumber() последователь-
но будет выведено:
конструктор класса Dumb
getId() класса Dumber
id=0

ОСНОВЫ JAVA
100
конструктор класса Dumber
getId() класса Dumber
id=9
Метод getId
() содержится как в классе Dumb, так и в классе Dumber и яв-
ляется переопределенным. Перед вызовом конструктора Dumber() вызывается 
конструктор класса Dumb. Но так как в обоих случаях создается объект класса 
Dumber, то вызывается метод getId(), объявленный в классе Dumber, который 
в свою очередь оперирует полем id, еще не проинициализированным для клас-
са Dumber. В результате id получит значение по умолчанию, т. е. нуль.
Воспользовавшись преобразованием типов вида ((Dumber) objA).id, легко 
можно получить доступ к полю id из подкласса.
Классы и методы final
Нельзя переопределить метод в порожденном классе, если в суперклассе он 
объявлен со спецификатором final:
class 
ConstMethod {
         // метод method() не может быть полиморфным
         final void method() {}
}
class
 Sub extends ConstMethod {
         // следующий метод невозможен
         @Override
         void method() {} // ошибка компиляции
}
Если разработчик объявляет метод как final, следовательно, он считает, что 
его версия метода окончательна и совершенствованию не подлежит.
Процесс  инициализации  экземпляра  должен  быть  строго  определен 
и не подвергаться изменениям. Исключить подмену реализации метода, вызы-
ваемого в конструкторе, следует объявлением метода как final, т. е. при этом 
метод не может быть переопределен в подклассе. Такое объявление гарантиру-
ет обращение именно к этой реализации. Корректное определение вызова ме-
тода класса из конструктора представлено ниже:
/* # 3 # вызов нестатического final-метода из конструктора # Coin.java */
package
 by.bsu.fund.entity;
public
 class Coin {
        private double diameter;
        // поля
        public Coin(double diameter) {
                  super();
                  initDiameter(diameter); // обращение к final-методу
        }

НАСЛЕДОВАНИЕ И ПОЛИМОРФИЗМ
101
        public final void initDiameter(double value) { // можно public final заменить на private
                  if (value > 0) {
                              diameter = value;
                  } else {
                              System.out.println("Oтрицательный диаметр!");
                  }
        }
        // методы
}
Рекомендуется при разработке классов из конструкторов вызывать методы, 
на которые не распространяются принципы полиморфизма. Метод может быть 
еще объявлен как private с таким же результатом.
Нельзя создать порожденный класс для класса, объявленного со специфика-
тором final:
// класс String не может быть суперклассом
public final class 
String { /* код */ }
// следующий класс невозможен
class
 MegaString extends String { /* код */ } // ошибка компиляции
Если необходимо создать собственную реализацию final-класса, то создает-
ся класс-оболочка, где в качестве поля представлен final-класс. В свою очередь 
необходимые  имена  методов  делегируются  из  final-класса,  но  им  придается 
необходимая разработчику функциональность.
Такой подход гарантирует невозможность прямого использования класса-
оболочки вместо оборачиваемого класса и наоборот.
// # 4 # класс-оболочка для класса String # WrapperString.java 
package
 by.bsu.wrapper;
public
 class WrapperString {
          private String str;
          public  WrapperString() {
                    str = new String();
          }
          public  WrapperString(String s) {
                    str = new String(s);
          }
          public int indexOf(int arg) { // делегированный метод
                    // новая функциональность
                    return arg;
          }
          // другие делегированные методы
}
Класс WrapperString не является наследником класса String, и его объект не мо-
жет быть использован для передачи по ссылке на класс String. Класс WrapperString 
может быть суперклассом, поэтому его поведение можно изменять.

ОСНОВЫ JAVA
102
Использование super и this
Ключевое слово super применяется для обращения к конструктору супер-
класса и для доступа к полю или методу суперкласса. Например:
super
(список_параметров); /* обращение к конструктору суперкласса 
                                   с передачей параметров или без нее*/
super
.id = 35; /* обращение к атрибуту суперкласса */
super
.getId(); // вызов метода суперкласса
Первая форма super применяется только в конструкторах для обращения 
к  конструктору  суперкласса  только  в  качестве  первой  строки  кода  и  только 
один раз.
Вторая форма super используется для доступа из подкласса к переменной id 
суперкласса. Третья форма специфична для Java и обеспечивает вызов из под-
класса переопределенного метода суперкласса, причем если в суперклассе этот 
метод не определен, то будет осуществляться поиск по цепочке наследования 
до тех пор, пока он не будет найден.
Во всех случаях с использованием super можно обратиться только к бли-
жайшему суперклассу, т. е. «перескочить» через суперкласс, чтобы обратиться 
к его суперклассу, невозможно.
Следующий код показывает, как, используя this, можно строить одни кон-
структоры на основе других.
// # 5 # super и this в конструкторе # Point1D.java # Point2D.java # Point3D.java 
package
 by.bsu.point;
public
 class Point1D {
          private int x;
          public Point1D(int x) {
                    this.x = x;
          }
}
package
 by.bsu.point;
public
 class Point2D extends Point1D {
          private int y;
          public Point2D(int x, int y) {
                    super(x);
                    this.y = y;
          }
} 
package
 by.bsu.point;
public
 class Point3D extends Point2D {
          private int z; 
          public Point3D(int x, int y, int z) {
                    super(x, y);
                    this.z = z;

НАСЛЕДОВАНИЕ И ПОЛИМОРФИЗМ
103
          }
          public Point3D() {
                    this(-1, -1, -1); // вызов конструктора Point3D с параметрами
          }
}
В классе Point3D второй конструктор для завершения инициализации объ-
екта  обращается  к  первому  конструктору.  Такая  конструкция  применяется 
в случае, когда в класс требуется добавить конструктор по умолчанию с обяза-
тельным использованием уже существующего конструктора.
Ссылка this используется, если в методе объявлены локальные переменные 
с тем же именем, что и переменные экземпляра класса. Локальная переменная 
имеет преимущество перед полем класса и закрывает к нему доступ. Чтобы 
получить доступ к полю класса, требуется воспользоваться явной ссылкой this 
перед именем поля, так как поле класса является частью объекта, а локальная 
переменная нет.
Инструкция this() должна быть единственной в вызывающем конструкторе 
и быть первой по счету выполняемой операцией, т. е. обращение к конструкто-
ру суперкласса становится невозможным.
Переопределение методов и полиморфизм
Способность Java делать выбор метода, исходя из типа объекта во время 
выполнения, называется «поздним связыванием». При вызове метода его по-
иск  происходит  сначала  в  данном  классе,  затем  в  суперклассе,  пока  метод 
не будет найден или не достигнут Object — суперкласс для всех классов.
Если два метода с одинаковыми именами и возвращаемыми значениями на-
ходятся в одном классе, то списки их параметров должны отличаться. То же 
относится  к  методам,  наследуемым  из  суперкласса.  Такие  методы  являются 
перегружаемыми (overloading). При обращении вызывается доступный метод, 
список параметров которого совпадает со списком параметров вызова.
Если объявление метода подкласса полностью, включая параметры, совпада-
ет с объявлением метода суперкласса (порождающего класса), то метод подклас-
са переопределяет (overriding) метод суперкласса. Переопределение методов яв-
ляется основой концепции динамического связывания, реализующей полимор-
физм.  Когда  переопределенный  метод  вызывается  через  ссылку  суперкласса, 
Java определяет, какую версию метода вызвать, основываясь на типе объекта, 
на который имеется ссылка. Таким образом, тип объекта определяет версию ме-
тода на этапе выполнения. В следующем примере рассматривается реализация 
полиморфизма на основе динамического связывания. Так как суперкласс содер-
жит методы, переопределенные подклассами, то объект суперкласса будет вызы-
вать методы различных подклассов в зависимости от того, на объект какого под-
класса у него имеется ссылка.

ОСНОВЫ JAVA
104
/* # 6 # динамическое связывание методов # Point1D.java # Point2D.java # Point3D.java 
# PointReport.java # Runner.java */
package
 by.bsu.point;
public
 class Point1D {
          private int x;
          public Point1D(int x) {
                    this.x = x;
          }
          public double length() {
                    return Math.abs(x);
          }
          @Override
          public String toString() {
                    return " x=" + x;
          }
}
package
 by.bsu.point;
public
 class Point2D extends Point1D {
          private int y; 
          public Point2D(int x, int y) {
                    super(x);
                    this.y = y;
          }
          @Override
          public double length() {
                    return Math.hypot(super.length(), y);
                    /* просто length() нельзя, т.к. метод будет вызывать сам себя, что 
                       приведет к бесконечной рекурсии и ошибке во время выполнения  */
          }
          @Override
          public String toString() {
                    return super.toString() + " y=" + y;
          }
} 
package
 by.bsu.point;
public
 class Point3D extends Point2D {
          private int z; 
          public Point3D(int x, int y, int z) {
            super(x, y);
            this.z = z;
          }
          public Point3D() { 
            this(-1, -1, -1); // вызов конструктора Point3D с параметрами
          }
          @Override
          public double length() {
                    return Math.hypot(super.length(), z);
          } 

НАСЛЕДОВАНИЕ И ПОЛИМОРФИЗМ
105
          @Override
          public String toString() {
                    return super.toString() + " z=" + z;
          }
}
package
 by.bsu.point;
public
 class PointReport {
          public void printReport(Point1D p) {
                    System.out.printf("length=%.2f %s%n", p.length(), p);
                    // вызовы out.print(p.toString()) и out.print(p) для объекта идентичны !
          }
}
package
 by.bsu.point;
public
 class Runner {
          public static void main(String[] args) {
                    PointReport d = new PointReport();
                    Point1D p1 = new Point1D(-7);
                    d.printReport(p1);
                    Point2D p2 = new Point2D(3, 4);
                    d.printReport(p2);
                    Point3D p3 = new Point3D(3, 4, 5);
                    d.printReport(p3);
          }
}
Результат:
length=7.00  x=-7
length=5.00  x=3 y=4
length=7.07  x=3 y=4 z=5
Использование аннотации @Override позволяет выделить в коде переопре-
деленный метод и сгенерирует ошибку компиляции в случае, если програм-
мист допустит грамматическую ошибку (опечатку) в описании сигнатуры по-
лиморфного метода.
Следует помнить, что при вызове toString() обращение super всегда проис-
ходит к ближайшему суперклассу. Переадресовать вызов, минуя суперкласс, 
невозможно! Аналогично при вызове super() в конструкторе обращение про-
исходит к соответствующему конструктору непосредственного суперкласса.
Основной вывод: выбор версии переопределенного метода производит-
ся на этапе выполнения кода.
Все методы Java являются виртуальными (ключевое слово virtual, как в C++, 
не используется).
Статические методы можно перегружать и «переопределять» в подклассах, 
но их доступность всегда зависит от типа ссылки и атрибута доступа, и никог-
да — от типа самого объекта.

ОСНОВЫ JAVA
106
Методы подставки
После выхода пятой версии языка появилась возможность при переопреде-
лении методов указывать другой тип возвращаемого значения, в качестве кото-
рого можно использовать только типы, находящиеся ниже в иерархии наследо-
вания, чем исходный тип.
/* # 7 # методы-подставки # Point1DCreator.java # Point2DCreator.java #  
Point3DCreator.java # BuildRunner.java*/
package
 by.bsu.creator;
public
 class Point1DCreator {
          public Point1D createPoint() {
                    System.out.println("Point1D");
                    return new Point1D(1);
          }
}
package
 by.bsu.creator;
public
 class Point2DCreator extends Point1DCreator {
          @Override
          public Point2D createPoint() { // метод - подставка
                    System.out.println("Point2D");
                    return new Point2D(2, 5);
          }
}

жүктеу/скачать 8,99 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: