（转） Java中多态的实现机制(1)

包含的多态

包含多态通过值的类型和集合的包含关系实现了多态的行为.在包括Java在内的众多面向对象语言中，包含关系是子类型的。所以，Java的包含多态是子 类型的多态。

在早期，Java开发者们所提及的多态就特指子类型的多态。通过一种面向类型的观点，我们可以看到子类型多态的强大功 能。以下的文章中我们将仔细探讨这个问题。为简明起见，下文中的多态均指包含多态。

面向类型观点

图1的UML类图给出了类和类型的简单继承关系，以便于解释多 态机制。模型中包含5种类型，4个类和一个接口。虽然UML中称为类图，我把它看成类型图。如"Thanks Type and Gentle Class," 一文中所述，每个类和接口都是一种用户定义的类型。按独立实现的观点（如面向类型的观点），下图中的每个矩形代表一种类型。从实现方法看，四种类型运用了 类的结构，一种运用了接口的结构。

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图5：指向Derived2和Separate对象的IType引用

方法poly1(Base)和poly2(IType)中所表现的多态行为的相似之处可以从透视图中直接看出来。把我们在实现在一层上的理解再提高一 层，就可以看到这两段代码的技巧。基类的引用指向了作为参数传进的类，并且按照类型的限制调用对象的方法。引用既不知道也不关心执行哪一段代码。编译期间 的子类型关系检查保证了通过的对象有能力在被调用的时候选择合适的实现代码。

然而，他们在实现层上有一个重要的差别。在 poly1(Base)的例子中（图3和图4），Base-Derived-Derived2的类继承结构为子类型关系的建立提供了条件，并决定了方法去 调用哪段代码。在poly2(IType)的例子中（如图5），则是完全不同的动态发生的。Derived2和Separate不共享任何实现的层次，但 是他们还是通过IType的引用展示了多态的行为。

这样的多态行为使Java的接口的功能的重大意义显得很明显。图1中的UML类图 说明了Derived是Base和IType的子类型。通过完全脱离实现细节的类型的定义方法，Java实现了多类型继承，并且不存在Java所禁止的多 继承所带来的烦人的问题。完全脱离实现层次的类可以按照Java接口实现分组。在图1中，接口IType和Derived,Separate以及这类型的 其他子类型应该划为一组。

按照这种完全不同于实现层次的分类方法，Java的接口机制是多态变得很方便，哪怕不存在任何共享的实现或 者复写的方法。如图5所示，一个IType的引用，用多态的方法访问到了Derived2和Separate对象的m3()方法。

再次探讨对象的接口

注意图5中的Derived2和Separate对象的对m1()的映射方法。如前所述，每一个对象的接 口都包含方法m1()。但却没有办法用这两个对象使方法m1()表现出多态的行为。每一个对象占有一个m1()方法是不够的。必须存在一个可以操作 m1()方法的类型，通过这个类型可以看到对象。这些对象似乎是共享了m1()方法，但在没有共同基类的条件下，多态是不可能的。通过对象的接口来看多 态，会把这个概念搞混。

结论

从全文所述的面向对象多态所建立起来的子类型多态，你可以清楚地认识到这种面向类型的观点。如果你想理解子类型多态的思想，就应该把注意力从实现的细节转移到类型的上。类型把对象分成组，并且管理着这些对象的接口。类型的 继承层次结构决定了实现多态所需的类型关系。

有趣的是，实现的细节并不影响子类型多态的层次结构。类型决定了对象调用什么方法，而实 现则决定了对象怎么执行这个方法。也就是说，类型表明了责任，而负责实施的则是具体的实现。将实现和类型分离后，我们好像看到了这两个部分在一起跳舞，类型决定了他的舞伴和舞蹈的名字，而实现则是舞蹈动作的设计师。