thinkinginjava学习笔记07

在上一节的学习中，强调继承一般在需要向上转型时才有必要上场，否则都应该谨慎使用；

向上转型和绑定

向上转型是指子类向基类转型，由于子类拥有基类中的所有接口，所以向上转型的过程是安全无损的，所有对基类进行的操作都可以同样作用于子类；如示例代码中，Music.tune方法调用时，需要的参数是基类Instrument，而传入一个子类：Wind类的对象时，该方法一样可以被调用，并且play方法执行的是Wind类的对象重载的方法；

在向上转型的设计中，只编写和基类打交道的代码，这样所有的特定子类都可以正确使用该方法，而不用针对每一个子类都编写特定的代码；在一个经典的例子中（示例代码）：一个基类Shape派生出很多子类（各种形状），每个子类都对基类的接口进行了重载，工厂类在生成子类时，返回的是基类对象（准确的说是子类对象实体的基类对象引用），而创建的实际对象则是子类对象；由工厂创建的对象调用重载方法时，依然可以正确调用子类重载的方法；这是由于Java中，除了static和final(包括private)，所有的对象都是后期绑定，也就是在编译时，执行的方法并不知道执行主体的真正类型，只有当执行的时候才会确定该对象的真正类型，虽然工厂创建的是基类对象引用，当调用该对象的方法时，由于该引用指向的实体子类对象会和该方法完成绑定，并被解释器解释；

缺陷

但是，由于static和final(包括private)方法是前期绑定的，也就是在编译时，方法就和类型进行了绑定，只能调用绑定类型的方法；如在示例代码中，PrivateOverride po = new Derived();虽然子类Derived中有新的方法：f()，但是由于基类中的f()是private，对子类是不可见的，所有子类并没有实现重载，而只是写了一个同名的方法而已；由于PrivateOverride类中，f()方法是private，在编译时，po.f();调用一个基类引用的private方法，编译器执行了基类对象和f()方法的绑定，所以虽然对象实体是Derived对象，但是执行po.f()时，仍然执行的是基类中的方法；

这里就会有一个陷阱，由于private是对使用者不可见的，所以并不能知道继承的基类中是否有某种private方法，如果在子类中实现同名方法，并且使用基类引用来引用子类对象实体的话，子类中实现的同名方法就不会得到正确调用；

除了private，相似的问题出现在对静态方法和域（数据对象）的访问时，如示例代码中，基类引用sup和子类引用sub，虽然对象实体都是Sub对象，但是两个引用访问得到的field却是完全不同的；并且sub引用的对象其实包含了两个成为field的域，但是直接调用时的默认field是Sub版本中的field，如果想要调用Super版本中的field，则必须显式地使用super.field调用；但是域的访问一般不会出错，因为通常都会将域设为private，此时，sup引用的对象实体是Sub，并不能完成对private field的调用，只能通过getField方法进行获取，而由于getField方法并不是final的，此时就避免了该问题；

而静态方法则由于是只和类相关联，所以也并不具备多态性；

构造器和多态

通过一个例子来复习继承中构造器的执行顺序以及潜在的问题：示例代码；输出结果为：

Glyph() before draw()

RoundGlyph.draw(), radius = 0

Glyph() after draw()

RoundGlyph.RoundGlyph(), radius = 5

执行new RoundGlyph(5);时，初始化过程为：

1. 在任何事物发生之前，将分配给对象的存储空间初始化为二进制0；（较之前新增）；

2. 加载基类Glyph，并且Glyph并没有其他基类，执行Glyph的static初始化（并没有），执行Glyph构造器；打印

Glyph() before draw()

调用draw()方法，此时由于RoundGlyph中对draw()进行了重载，所以将调用重载的draw()方法，此时RoundGlyph并没有完成初始化，由于第一步分配，radius=0，故打印：

RoundGlyph.draw(), radius = 0

然后打印：

Glyph() after draw()

3. 加载子类RoundGlyph，执行static初始化，radius=1，执行RoundGlyph构造器，并打印

RoundGlyph.RoundGlyph(), radius = 5

在这个过程中，在构造器中添加了后期绑定的方法：draw()，导致执行出现逻辑上的问题，由上例可以总结出构造器的编写准则：

用尽可能简单的方法使对象进入正常状态；如果可以的话，避免使用其他方法；构造器中唯一可以调用的方法是基类中的final方法；

协变返回类型

在Java SE5之后，子类中的重载方法可以返回基类方法的返回类型的某种子类；如：示例代码中：

Mill m = new Mill();

Grain g = m.process();

println(g);

m = new WheatMill();

g = m.process();

println(g);

由于m是一个Mill类的引用，m = new WheatMill()表示一个Mill的引用引用了WheatMill对象（向上转型），而process()方法实现了重载，而在JavaSE5中添加的规则，该方法可以返回为Grain的子类Wheat，因此，m.process()返回的是一个Wheat对象实体，用一个Grain类的引用g来引用该实体；

而在这之前，m.process()的返回值将强制返回为Grain，而不能返回为Wheat；

继承设计

这个问题在前一篇随笔中也有提到，这设计时，应该优先使用组合的方式，而继承应该在需要被向上转型时用到；一条通用准则是：用继承来表达行为之间的差异，并用字段（即组合）来表达状态上的变化；如：示例代码中，Stage类中包含一个基类Actor的引用，并初始化为HappyActor，但是change方法可以改变该引用指向的具体对象实体，比如程序中将其改变为Actor的另外一个子类：SadActor中，此时就完成了状态的变化，Stage类的实例化对象相应的行为都统一做了改变；

（很cool！）

在继承设计时，只继承基类中的已有的方法，这样做可以避免一些继承带来的问题，而把子类看做是基类的一个替代（is-a关系），二者具有完全相同的接口；

但是在实际设计时，扩展接口是难以避免的，此时，子类中不仅仅有基本接口，还有一些额外方法实现的其他特性（is-like-a关系）；此时，子类中的扩展部分并不能被基类访问，并且一旦完成向上转型，则不能继续调用扩展部分，如示例代码中，x[1].u()会产生错误；从这里也可以看到，虽然x[1]的对象实体是MoreUseful，并且执行重载方法时，方法是和MoreUseful对象完成后期绑定，但是x[1]仍然是一个Useful的引用，并不能调用任何Useful类接口之外的方法，否则将会产生类转型异常；