Java: руководство для начинающих (ЛП) - Шилдт Герберт

Как упоминалось выше, переопределяемые методы обеспечивают соблюдение принципа полиморфизма при выполнении программ на Java. Полиморфизм в объектно-ориентированных программах имеет большое значение потому, что благодаря ему появляется возможность объявить в суперклассе методы, общие для всех его подклассов, а в самих подклассах — определить специфические реализации всех этих методов или некоторых из них. Переопределение методов — один из способов, которыми в Java реализуется принцип полиморфизма “один интерфейс — множество методов”.

Залогом успешного применения полиморфизма является, в частности, понимание того, что суперклассы и подклассы образуют иерархию в направлении от меньшей специализации к большей. Если суперкласс организован правильно, он предоставляет своему подклассу все элементы, которыми тот может пользоваться непосредственно. В нем также определяются те методы, которые должны быть по-своему реализованы в порожденных классах. Таким образом, подклассы получают достаточную свободу определять собственные методы, реализуя в то же время согласованный интерфейс. Сочетая наследование с переопределением методов, в суперклассе можно определить общую форму методов для использования во всех его подклассах.Демонстрация механизма переопределения методов на примере класса TwoDShape Для того чтобы стало понятнее, насколько эффективным является механизм переопределения методов, продемонстрируем его на примере класса TwoDShape. В приведенных ранее примерах в каждом классе, порожденном от класса TwoDShape, определялся метод area (). Теперь мы знаем, что в этом случае имеет смысл включить метод area () в состав класса TwoDShape и позволить каждому его подклассу переопределить этот метод: в частности, реализовать вычисление площади в зависимости от конкретного типа геометрической фигуры. Именно такой подход и воплощен в приведенном ниже примере программы. Для удобства в класс TwoDShape добавлено поле name, упрощающее написание демонстрационных программ.// Применение динамической диспетчеризации методов.class TwoDShape { private double width; private double height; private String name; // Конструктор по умолчанию. TwoDShape() { width = height = 0.0; name = "null"; } // Параметризированный конструктор. TwoDShape(double w, double h, String n) { width = w; height = h; name = n; } // построить объект с одинаковыми значениями // переменных экземпляра width и height TwoDShape(double х, String n) { width = height = x; name = n; } // построить один объект на основании другого объекта TwoDShape(TwoDShape ob) { width = ob.width; height = ob.height; name = ob.name; } // Методы доступа к переменным width и height, double getWidth() { return width; } double getHeightO { return height; } void setWidth(double w) { width = w; } void setHeight(double h) { height = h; } String getName() { return name; } void showDim() { System.out.println("Width and height are " + width + " and " + height); } // Метод area() определен в классе TwoDShape. double area() { System.out.println("area() must be overridden"); return 0.0; }}// Подкласс, производный от класса TwoDShape,// для представления треугольников,class Triangle extends TwoDShape { private String style; // Конструктор по умолчанию. Triangle() { super(); style = "null"; } // Конструктор класса Triangle. Triangle(String s, double w, double h) { super(w, h, "triangle"); style = s; } // Конструктор с одним аргументом для построения треугольника Triangle(double х) { super(х, "triangle"); // вызвать конструктор суперкласса style = "isosceles"; } // построить один объект на основании другого объекта Triangle(Triangle ob) { super(ob); // передать объект конструктору класса TwoDShape style = ob.style; } // Переопределение метода area() для класса Triangle. double area() { return getWidth() * getHeight() / 2; } void showStyle() { System.out.println("Triangle is " + style); }}// Подкласс, производный от класса TwoDShape,// для представлёния прямоугольников,class Rectangle extends TwoDShape { // Конструктор по умолчанию. Rectangle() { super(); } // Конструктор класса Rectangle. Rectangle(double w, double h) { super(w, h, "rectangle"); // вызвать конструктор суперкласса } // построить квадрат Rectangle(double х) { super(х, "rectangle"); // вызвать конструктор суперкласса } // построить один объект на основании другого объекта Rectangle(Rectangle ob) { super(ob); // передать объект конструктору класса TwoDShape } boolean isSquare() { if (getWidth () == getHeightO) return true; return false; } // Переопределение метода area() для класса Rectangle. double area() { return getWidth () * getHeightO; }}class DynShapes { public static void main(String args[]) { TwoDShape shapes[] = new TwoDShape[5]; shapes[0] = new Triangle("right", 8.0, 12.0); shapes[1] = new Rectangle(10); shapes[2] = new Rectangle(10, 4); shapes[3] = new Triangle(7.0); shapes[4] = new TwoDShape(10, 20, "generic"); for (int i=0; i < shapes.length; i++) { System.out.println("object is " + shapes[i].getName()); // Требуемый вариант метода area() вызывается // для каждой геометрической фигуры в отдельности. System.out.println("Area is " + shapes[i].area()); System.out.println (); } }}

Ниже приведен результат выполнения данной программы.object is triangleArea is 48.0object is rectangleArea is 100.0object is rectangleArea is 40.0object is triangleArea is 24.5object is genericarea() must be overriddenArea is 0.0

Рассмотрим код данной программы более подробно. Теперь, как и предполагалось при написании программы, метод area () входит в состав класса TwoDShape и переопределяется в классах Triangle и Rectangle. В классе TwoDShape метод area () играет роль заполнителя и лишь уведомляет пользователя о том, что этот метод должен быть переопределен в подклассе. При каждом переопределении метода area () в нем реализуются средства, необходимые для того типа объекта, который инкапсулируется в подклассе. Так, если требуется реализовать класс для эллипсов, метод area () придется переопределить таким образом, чтобы он вычислял площадь этой фигуры.

У рассматриваемой здесь программы имеется еще одна важная особенность. Обратите внимание на то, что в методе main () геометрические фигуры объявляются как массив объектов типа TwoDShape. Но на самом деле элементами массива являются ссылки на объекты Triangle, Rectangle и TwoDShape. Это вполне допустимо. Ведь, как пояснялось ранее, переменная ссылки на суперкласс может ссылаться на объект его подкласса. В этой программе организован перебор элементов массива в цикле и вывод сведений о каждом объекте. Несмотря на всю простоту данного примера, он наглядно демонстрирует потенциальные возможности как наследования, так и переопределения методов. Тип объекта, на который указывает переменная ссылки на суперкласс, определяется на этапе выполнения программы и обрабатывается соответствующим образом. Если объект является производным от класса TwoDShape, его площадь вычисляется при вызове метода area (). Интерфейс для данной операции оказывается общим и не зависит от того, с какой именно геометрической фигурой приходится иметь дело каждый раз.Применение абстрактных классов

Иногда требуется создать суперкласс, в котором определяется лишь самая общая форма для всех его подклассов, а наполнение ее деталями предоставляется каждому из этих подклассов. В таком классе определяется лишь характер методов, которые должны быть конкретно реализованы в подклассах, а не в самом суперклассе. Подобная ситуация возникает, например, в связи с невозможностью получить содержательную реализацию метода в суперклассе. Именно такая ситуация была продемонстрирована в варианте класса TwoDShape из предыдущего примера, где метод area () был просто определен как заполнитель. Такой метод не вычисляет и не выводит площадь двумерной геометрической формы любого типа.

Создавая собственные библиотеки классов, вы можете сами убедиться в том, что у метода зачастую отсутствует содержательное определение в контексте его суперкласса. Подобное затруднение разрешается двумя способами. Один из них, как показано в предыдущем примере, состоит в том, чтобы просто выдать предупреждающее сообщение. И хотя такой способ может пригодиться в некоторых случаях, например при отладке, в практике программирования он обычно не применяется. Ведь в суперклассе могут быть объявлены методы, которые должны быть переопределены в подклассе, чтобы этот класс стал содержательным. Рассмотрим для примера класс Triangle. Он был бы неполным, если бы в нем не был переопределен метод area (). В подобных случаях требуется какой-то способ, гарантирующий, что в подклассе действительно будут переопределены все необходимые методы. И такой способ в Java имеется. Он состоит в использовании абстрактного метода.