Java多态的作用

以上学习了多态的基础语法，多态在实际开发中有什么作用呢？我们先来了解一个业务背景：请设计一个系统，描述主人喂养宠物的场景，首先在这个场景当中应该有“宠物对象”，宠物对象应该有一个吃的行为，另外还需要一个“主人对象”，主人对象应该有一个喂的行为，请看代码：

//宠物狗
public class Dog {
	String name;
	public Dog(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行为
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在啃肉骨头！");
	}
}

//主人
public class Master {
	//喂养行为
	public void feed(Dog dog){
		//主人喂养宠物，宠物就吃
		System.out.println("主人开始喂食儿");
		dog.eat();
		System.out.println("主人喂食儿完毕");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建狗对象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//创建主人对象
		Master master = new Master();
		//喂养
		master.feed(dog);
	}
}

运行结果如下图所示：

图13-13：运行结果

以上程序编译和运行都很正常，输出结果也是对的，那么存在什么问题吗？假设后期用户提出了新的需求，软件可能面临着功能扩展，这个扩展会很方便吗？假设现在主人家里又来了一个宠物猫，那该怎么办呢？请看代码：

在以上代码的基础之上，新增了一个Cat类，来表示宠物猫，这个对于程序来说是可以接受的：

//宠物猫
public class Cat {
	String name;
	public Cat(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行为
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在吃鱼！");
	}
}

另外，除了增加一个Cat类之外，我们还需要“修改”Master主人类的源代码，这件事儿是我们程序员无法容忍的，因为修改之前写好的源代码就面临着重新编译、重新全方位的测试，这是一个巨大的工作，维护成本很高，也很麻烦：

//主人
public class Master {
	//喂养行为
	public void feed(Dog dog){
		//主人喂养宠物，宠物就吃
		System.out.println("主人开始喂食儿");
		dog.eat();
		System.out.println("主人喂食儿完毕");
	}
	//喂养行为
	public void feed(Cat cat){
		//主人喂养宠物，宠物就吃
		System.out.println("主人开始喂食儿");
		cat.eat();
		System.out.println("主人喂食儿完毕");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建狗对象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//创建主人对象
		Master master = new Master();
		//喂养
		master.feed(dog);
		//创建猫对象
		Cat cat = new Cat("汤姆");
		//喂养
		master.feed(cat);
	}
}

运行结果如下图所示：

图13-14：运行结果

在软件开发过程中，有这样的一个开发原则：开闭原则。开闭原则（OCP）是面向对象设计中“可复用设计”的基石，是面向对象设计中最重要的原则之一，其它很多的设计原则都是实现开闭原则的一种手段。1988年，勃兰特·梅耶（Bertrand Meyer）在他的著作《面向对象软件构造（Object Oriented Software Construction）》中提出了开闭原则，它的原文是这样：“Software entities should be open for extension,but closed for modification”。翻译过来就是：“软件实体应当对扩展开放，对修改关闭”。这句话说得略微有点专业，我们把它讲得更通俗一点，也就是：软件系统中包含的各种组件，例如模块（Modules）、类（Classes）以及功能（Functions）等等，应该在不修改现有代码的基础上，引入新功能。开闭原则中“开”，是指对于组件功能的扩展是开放的，是允许对其进行功能扩展的；开闭原则中“闭”，是指对于原有代码的修改是封闭的，即修改原有的代码对外部的使用是透明的。

以上程序在扩展的过程当中就违背了OCP原则，因为在扩展的过程当中修改了已经写好的Master类，怎样可以解决这个问题呢？多态可以解决，请看代码：

//宠物类
public class Pet {
	String name;
	//吃的行为
	public void eat(){
	}
}

//宠物猫
public class Cat extends Pet{
	public Cat(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行为
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在吃鱼！");
	}
}

//宠物狗
public class Dog extends Pet{
	public Dog(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行为
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在啃肉骨头！");
	}
}

//主人
public class Master {
	//喂养行为
	public void feed(Pet pet){
		//主人喂养宠物，宠物就吃
		System.out.println("主人开始喂食儿");
		pet.eat();
		System.out.println("主人喂食儿完毕");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建狗对象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//创建主人对象
		Master master = new Master();
		//喂养
		master.feed(dog);
		//创建猫对象
		Cat cat = new Cat("汤姆");
		//喂养
		master.feed(cat);
	}
}

运行结果如下图所示：

图13-15：使用多态机制

在以上程序中，Master类中的方法feed(Pet pet)的参数类型定义为更加抽象的Pet类型，而不是具体Dog宠物，或者Cat宠物，显然Master类和具体的Dog、Cat类解耦合了，依赖性弱了，这就是我们通常所说的面向抽象编程，尽量不要面向具体编程，面向抽象编程会让你的代码耦合度降低，扩展能力增强，从而符合OCP的开发原则。假如说这会再来一个新的宠物猪呢，我们只需要这样做，新增加一个“宠物猪类”，然后宠物猪类Pig继承宠物类Pet，并重写eat()方法，然后修改一下测试类就行了，整个过程我们是不需要修改Master类的，只是额外增加了一个新的类：

public class Pig extends Pet {
	public Pig(String name){
		this.name = name;
	}
	//吃的行为
	public void eat(){
		System.out.println(this.name + "在吃粥！");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//创建狗对象
		Dog dog = new Dog("二哈");
		//创建主人对象
		Master master = new Master();
		//喂养
		master.feed(dog);
		//创建猫对象
		Cat cat = new Cat("汤姆");
		//喂养
		master.feed(cat);
		//创建宠物猪对象
		Pig pig = new Pig("小猪猪");
		master.feed(pig);
	}
}

运行结果如下图所示：

图13-16：运行结果

以上程序中到底哪里使用了多态机制呢？请看下图：

图13-17：哪里使用了多态机制

通过以上内容的学习，我们可以看到多态在开发中联合方法覆盖一起使用，可以降低程序的耦合度，提高程序的扩展力。在开发中尽可能面向抽象编程，不要面向具体编程，好比电脑主板和内存条的关系一样，主板和内存条件之间有一个抽象的符合某个规范的插槽，不同品牌的内存条都可以插到主板上使用，2个G的内存条和4个G的内存条都可以插上，但最终的表现结果是不同的，2个G的内存条处理速度慢一些，4个G的快一些，这就是多态，所谓多态就是同一个行为作用到不同的对象上，最终的表现结果是不同的，主要的要求就是对象是可以进行灵活切换的，灵活切换的前提就是解耦合，解耦合依赖多态机制。