Java中多型性的實作
什麼是多型別
#物件導向的三大特性:封裝、繼承、多型。從某個角度來看,封裝和繼承幾乎都是為多態而準備的。這是我們最後一個概念,也是最重要的知識點。
多態的定義:指允許不同類別的物件對相同訊息做出回應。即同一訊息可以根據發送物件的不同而採用多種不同的行為方式。 (發送訊息就是函數呼叫)
實作多態的技術稱為:動態綁定(dynamic binding),是指在執行期間判斷所引用物件的實際類型,根據其實際的類型呼叫其對應的方法。
多態的作用:消除型別之間的耦合關係。
現實中,關於多態的例子不勝枚舉。比方說按下 F1 鍵這個動作,如果目前在 Flash 介面下彈出的就是 AS 3 的說明文件;如果目前在 Word 下彈出的就是 Word 幫助;在 Windows 下彈出的就是 Windows 幫助和支援。同一個事件發生在不同的物件上會產生不同的結果。
以下是多型存在的三個必要條件,要求大家做夢時都能背出來!
多態存在的三個必要條件
一、要有繼承;
二、要有重寫;
三、父類別引用指向子類別物件。
多型的好處:
1.可替換性(substitutability)。多態對已存在代碼具有可替換性。例如,多態對圓Circle類工作,對其他任何圓形幾何體,如圓環,也同樣工作。
2.可擴充性(extensibility)。多態對程式碼具有可擴充性。增加新的子類別不會影響已存在類別的多態性、繼承性,以及其他特性的運作和操作。實際上新加子類別更容易獲得多型功能。例如,在實現了圓錐、半圓錐以及半球體的多態基礎上,很容易增添球體類的多態性。
3.介面性(interface-ability)。多態是超類別透過方法簽名,向子類別提供了一個共同接口,由子類別來完善或覆蓋它而實現的。如圖8.3 所示。圖中超類別Shape規定了兩個實作多態的介面方法,computeArea()以及computeVolume()。子類,如Circle和Sphere為了實現多態,完善或覆寫這兩個介面方法。
4.靈活性(flexibility)。它在應用中體現了靈活多樣的操作,並提高了使用效率。
5.簡化(simplicity)。多態簡化對應用軟體的程式碼編寫和修改過程,尤其在處理大量物件的運算和操作時,這個特點尤其突出和重要。
Java中多態的實作方式:介面實現,繼承父類別進行方法重寫,同一個類別中進行方法重載。
一個小題目:
(一)相關類別
class A ...{ public String show(D obj)...{ return ("A and D"); } public String show(A obj)...{ return ("A and A"); } } class B extends A...{ public String show(B obj)...{ return ("B and B"); } public String show(A obj)...{ return ("B and A"); } } class C extends B...{} class D extends B...{}
(二)問題:下列輸出結果為何?
A a1 = new A(); A a2 = new B(); B b = new B(); C c = new C(); D d = new D(); System.out.println(a1.show(b)); ① System.out.println(a1.show(c)); ② System.out.println(a1.show(d)); ③ System.out.println(a2.show(b)); ④ System.out.println(a2.show(c)); ⑤ System.out.println(a2.show(d)); ⑥ System.out.println(b.show(b)); ⑦ System.out.println(b.show(c)); ⑧ System.out.println(b.show(d)); ⑨
#
(三)答案
① A and A ② A and A ③ A and D ④ B and A ⑤ B and A ⑥ A and D ⑦ B and B ⑧ B and B ⑨ A and D
#
#學習Java的同學注意了! ! !
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javaispopularforcross-platformdesktopapplicationsduetoits“ writeonce,runany where”哲學。 1)itusesbytiesebyTecodeThatrunsonAnyJvm-備用Platform.2)librarieslikeslikeslikeswingingandjavafxhelpcreatenative-lookingenative-lookinguisis.3)

在Java中編寫平台特定代碼的原因包括訪問特定操作系統功能、與特定硬件交互和優化性能。 1)使用JNA或JNI訪問Windows註冊表;2)通過JNI與Linux特定硬件驅動程序交互;3)通過JNI使用Metal優化macOS上的遊戲性能。儘管如此,編寫平台特定代碼會影響代碼的可移植性、增加複雜性、可能帶來性能開銷和安全風險。

Java將通過雲原生應用、多平台部署和跨語言互操作進一步提昇平台獨立性。 1)雲原生應用將使用GraalVM和Quarkus提升啟動速度。 2)Java將擴展到嵌入式設備、移動設備和量子計算機。 3)通過GraalVM,Java將與Python、JavaScript等語言無縫集成,增強跨語言互操作性。

Java的強類型系統通過類型安全、統一的類型轉換和多態性確保了平台獨立性。 1)類型安全在編譯時進行類型檢查,避免運行時錯誤;2)統一的類型轉換規則在所有平台上一致;3)多態性和接口機制使代碼在不同平台上行為一致。

JNI會破壞Java的平台獨立性。 1)JNI需要特定平台的本地庫,2)本地代碼需在目標平台編譯和鏈接,3)不同版本的操作系統或JVM可能需要不同的本地庫版本,4)本地代碼可能引入安全漏洞或導致程序崩潰。

新興技術對Java的平台獨立性既有威脅也有增強。 1)雲計算和容器化技術如Docker增強了Java的平台獨立性,但需要優化以適應不同雲環境。 2)WebAssembly通過GraalVM編譯Java代碼,擴展了其平台獨立性,但需與其他語言競爭性能。

不同JVM實現都能提供平台獨立性,但表現略有不同。 1.OracleHotSpot和OpenJDKJVM在平台獨立性上表現相似,但OpenJDK可能需額外配置。 2.IBMJ9JVM在特定操作系統上表現優化。 3.GraalVM支持多語言,需額外配置。 4.AzulZingJVM需特定平台調整。

平台獨立性通過在多種操作系統上運行同一套代碼,降低開發成本和縮短開發時間。具體表現為:1.減少開發時間,只需維護一套代碼;2.降低維護成本,統一測試流程;3.快速迭代和團隊協作,簡化部署過程。


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