Java: 多态

2021-01-03 更新：大一统至 Single Dispatch in Java and Python

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1. 向上转型 (upcast)

一个子类的 object 可以用父类的 reference 来指向，即我们可以不用子类的 reference 而是升级使用父类的 reference。如：Base b = new Ext();

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2. 动态绑定 (dynamic binding)

一般说来，将一个方法调用和一个方法主体关联起来叫做绑定。也可以理解为将方法名和方法 body (方法代码段) 关联起来叫做绑定。除了 static 方法和 final 方法 (final 包含 private) 外，Java 对其他所有的方法都采用 dynamic binding (3月27日补充：请正确理解这句话；more details see 有关向下转型的必要性和动态绑定的细节)，即直到调用方法的那个时刻才开始绑定。

多态即是利用了动态绑定这一特点。举个例子来说，class Base 有个 work() 方法，Base 类的两个子类 Ext1 和 Ext2 都覆写了 work() 方法，现在有一个 Base b，它可能是一个 new Base()，也可能是一个 new Ext1() 或是 new Ext2() (向上转型允许)，若此时调用 b.work()，编译器会判断究竟是调用 Base 类的 work() 还是 Ext1 类的 work() 或是 Ext2 类的 work()。从这个角度来说，动态绑定更像是动态确定 reference 指向的 object，即这个 reference 到底是指向 Base object 还是 Ext1 object 或是 Ext2 object。

注意，Ext1 和 Ext2 必须是都覆写了 work() 方法，如果不是覆写就没有动态绑定的意义了，因为只有覆写才能造成 Base、Ext1、Ext2 中各有一个同签名不同方法 body 的 work() 方法。

p.s. 多态的 3 个条件：继承或实现、@Override、Base reference 指向 Ext 对象

p.s. 不存在平行转型 (horizontal-cast)，即 Ext1 e = new Ext2()。

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3. field 和 static 方法没有动态绑定

意味着 b.field 和 b.staticMethod() 完全看 b 的声明类型。若是声明了 Ext b，则是 Ext 的 field 和 static method；若是声明了 Base b，则是 Base 的 field 和 static method，就算有 Base b = new Ext(); 也是如此。

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4. 利用多态的一个例子

如在某方法中，不管传进来的参数是 Ext1 object 还是 Ext2 object，都要求执行 work() 方法，这是可以写成：

return-type xxx(..., Base b, ...) {  
	...;  
	b.work();  
	...;  
}  

这就相当于把类型判断交给编译器去执行了。