【面试题】多态的实现机制是什么

柔光的暖阳◎ 2021-11-05 08:10 256阅读 0赞

多态是面向对象程序设计中代码重用的一个重要机制，它表示当同一个操作作用在不同对象时，会有不同的语义，从而会产生不同的结果，例如，同样是执行“+”操作，“3+4”用来实现整数相加，而“3” + “4” 却实现了字符串的连接。在Java语言中，多态主要有以下两种表现方式：

1.  方法的重载（overload）  
    重载是指同一个类中有多个同名的方法，但这些方法有着不同的参数，因此在编译时就可以确定到底调用哪个方法，它是一种编译时多态。重载可以被看作一个类中的方法多态性。
2.  方法的覆盖（override）  
    子类可以覆盖父类的方法，因此同样的方法会在父类与子类中有着不同的表现形式。在java语言中，基类的引用变量不仅可以指向基类的实例对象，也可以指向其子类的实例对象。同样，接口的引用变量也可以指向其实现类的实例对象。而程序调用的方法在运行期才动态绑定（绑定指的是将一个方法调用和一个方法主体连接到一起），就是引用变量所指向的具体实例对象的方法，也就是内存里正在运行的那个对象的方法，而不是引用变量的类型中定义的方法。通过这种动态绑定的方法实现了多态。由于只有在运行时才能确定调用哪个方法，因此通过方法覆盖实现的多态也可以本称为运行时多态，示例如下：

class Base{
        
    	public Base(){
        
    		g();
    	}
    	public void f(){
        
    		System.out.println("Base f()");
    	}
    	public void g(){
        
    		System.out.println("Base g()");
    	}
    }
    class Derived extends Base {
        
    	public void f(){
        
    		System.out.println("Derived f()");
    	}
    	public void g(){
        
    		System.out.println("Derived g()");
    	}
    }
    public class Test{
        
    	public static void main(String[] args){
        
    		Base b = new Derived();
    		b.f();
    		b.g();
    	}
    }
    
    /*
    程序运行结果为：
    Derived g()
    Derived f()
    Derived g()
    */

上例中，由于子类Derived的f()方法和g()方法与父类Base的方法同名，因此Derived的方法会覆盖Base的方法。在执行Base b = new Derived() 语句时，会调用Base类的构造函数，而在Base的构造函数中，执行了g()方法，由于Java语言的多态特性，此时会调用子类Derived的g()方法，而非父类Base的g()方法，因此会输出Derived g()。由于实际创建的是Derived类的对象，后面的方法调用都会调用子类Derived的方法。

此外，只有类中的方法才有多态的概念，类中成员变量没有多态的概念，示例如下。

class Base{
        
    	public int i = 1;
    }
    class Derived extends Base{
        
    	public int i = 2;
    }
    public class Test{
        
    	public static void main(String[] args){
        
    		Base b = new Derived();
    		System.out.println(b.i);
    	}
    }
    
    /*
    程序运行结果为：
    1
    */

由此可见，成员变量是无法实现多态的，成员变量的值取父类还是子类并不取决于创建对象的类型，而是取决于所定义变量的类型，这是在编译期间确定的。在上例中，由于b所属的类型为Base，b.i指的是Base类中定义的i，因此程序输出结果为1。