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2024年3月14日发(作者：怎么自己开发一个app软件)
ＳＯＦｒＷＡＲＥ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ 软件开发与设计
Ｊａｖａ中多态性之解析
张国梁
（四川化工职业技术学院信息 Ｅ程系，泸州６４６００５）
摘要：面向对象编程（Ｏｂｊｅｃｔ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，简称ＯＯＰ）描述的是对象之间的相互作用。在面向对象编程
中，类作为最小程序单元，就像以往面向过程编程中，函数作为最小程序单元一样。多态性是面向对象的重要特性
之一，Ｊａｖａ中的多态体现在类的继承和实现接口等方面。在使用Ｊａｖａ时理解和掌握多态性是非常重要的，对以后学
习和掌握其他面向对象的编程技术也尤为重要。
关键词：Ｊａｖａ；多态性；软件开发
Ｂｒｉｅｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｉｔ－Ｓｔａｔｅ Ｉｎ Ｊａｖａ
ＺＨＡＮＧ Ｃ．ｕｏｌｉａｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｕｚｈｏｕ ６４６００５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｂｊｅｃｔ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｒ ｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ａｓ ＯＯＰ）ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｉｎ ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｃｌａｓｓ ａｓ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｒｏｇｒａｍ ｕｎｉｔ，ｊｕｓｔ ｌｉｋｅ ｔｈｅ ｐａｓｔ，ｐｒｏｃｅｓｓ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ
ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｔｈｅ ｓａｍｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｒｏｇｒａｍ ｕｎｉｔ．Ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｔｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ，Ｊａｖａ ｉｎ
ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ —ｓｔａｔｅ ｅｍｂｏｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌａｓｓ ｉｎｈｅｒｉｔａｎｃｅ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．ｓｏ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ａｎｄ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ
Ｍｕｌｔｉ—Ｓｔａｔｅ ｉＳ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｗｈｅｎ ｙｏｕ ａｒｅ ｕｓｉｎｇ Ｊａｖａ．ａｎｄ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ
ｐｒｏｇｒａｍｍｍｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌＳ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｊａｖａ：Ｍｕｌｔｉ—Ｓｔａｔｅ：Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
１ 多态
假设有一个“小提琴演奏者”类，有一个“钢琴演奏者”
类，还有一个“萨克斯演奏者”类。它们都是弹奏乐器的，
都继承自“乐器演奏者”类。 “乐器演奏者”类有个方法叫
｝
ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ［］ａｒｇｓ） ｛
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｈｑ＝ｎｅｗ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ０；
ｈｑ．ｊｕｄｇｅ（ｎｅｗ ＭａｔｈＴｅａｃｈｅｒ Ｃ李明”，”成都七中”））；
ｈｑ．ｊｕｄｇｅ（ｎｅｗ ＰｈｙｓｉｃｓＴｅａｃｈｅｒ（”张三”，”川师附中”））；
｝
）
做“演奏”。３种不同的子类有不同的“演奏”方法实现（拉、
弹、吹）。
那么指挥家如果要指挥一个交响乐，有两个办法： 此方案的问题：需要为每种类型的教师建立一个ｊｕｄｇｅ方
法，其参数类型为不同类型的教师类，这样势必存在大量重
（１）分别是“小提琴拉起来”、 “钢琴弹起来”、 “萨克
斯吹起来”。
复代码。假如再增加一个英语教师类（ＥｎｇｌｉｓｈＴｅａｃｈｅｒ），教育
局需要对这种类型的教师进行评估，那么就需要在Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ
类中增加一个ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｊｕｄｇｅ（ＥｎｇｌｉｓｈＴｅａｃｈｅｒ ｔ）方法，由此
每增加一种教师都会产生重复代码，增加相应的ｊｕｄｇｅ（评估）
方法，代码的可扩展性及可维护性极差，违背了“ｗｒｉｔｅ ｏｎｃｅ，
（２）只需要说一句“乐器们都演奏起来”。
显然第一种方法是很笨拙的。因为指挥家不需要知道每
种乐器演奏者具体怎么样去演奏乐器（是吹还是弹还是拉），
只需要指挥就可以了。因此应当采用第二种做法。
２必要性
通过以下示例来分析：
ｏｎｌｙ ｏｎｃｅ”的原则。为了解决此问题，可以考虑使用多态。
３实现
３．１继承
需求：在教师类的基础上，开发一个类代表教育局，负
责对上例中的各教师进行评估，评估内容包括：（１）教师的
自我介绍；（２）教师的授课。
第一种解决方案
ｐｕｂｌｉｃ ｃｌａｓｓ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（
继承是指一个对象从另一个对象中获得属性的过程，是
面向对象程序设计的三大原则之一，它支持按层次分类的概
念。例如，东北虎是虎的一种，虎又是哺乳动物的一种，哺
乳动物又是动物的一种。如果不使用层次的概念，每个对象
需要明确定义各自的全部特征。通过层次分类方式，一个对
象只需要在它的类中定义它成为唯一的各个属性，然后从父
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｊｕｄｇｅ（ＭａｔｈＴｅａｃｈｅｒ ｔ） ｛
ｔ．ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ０；
ｔ．ｇｉｖｅＬｅｓｓｏｎ（）；
｝
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｊｕｄｇｅ（ＰｈｙｓｉｃｓＴｅａｃｈｅｒ ｔ） ｛
ｔ．ｎｔｒｉｏｄｕｃｔｉｏｎ ０：
作者简介：张国梁（１９８４一），男，学士，助教，研究方向：应
用软件开发。
收稿日期：２０１０—１０—１０
ｔ．ｇｉｖｅＬｅｓｓｏｎ ０；
电脑编程技巧与维护
类中继承它的通用属性。因此，正是由于继承机制，才使得
一
个对象可以成为一个通用类的一个特定实例。一个深度继
由图１可以看出，子类具有父类的一般特性（包括属性
一
这是Ｊａｖａ接口，相当于主板上的ＰＣＩ插槽的规范，是
些方法特征的集合，但没有方法的实现，ｉｎｔｅｒｆａｃｅ为定义接
口的关键字 ，
ｐｕｂｌｉｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＰＣＩ｛
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔａｒｔ ０；
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔｏｐ ０；
承的子类将继承它在类层次中的每个祖先的所有属性。
和行为），又具有自身特殊的特性。继承属于ｉｓ—ａ关系（子类
对象总属于一个父类对象）：父类更通用，子类更具体。
困 匝 放属性：标准行为：车身颜色、加速、发动机刹车排
ｌ 卡车
出租车 ｌ
二
二
Ｉ属性：最大载客
属性：最大载重 属性：最大载客数量、所属公
Ｉ数量行为：报站
量行为：卸货 司行为：打发票
图１
如果类之间具有继承关系，那么就用继承来实现多态，
其步骤为：
（１）子类重写父类的方法。
（２）编写方法时，在方法体内调用父类定义的方法（即
父类作为参数类型，去调用此类型对象的方法）。
（３）运行时，根据实际传递的对象类型动态决定使用哪
个方法。
由于上例中类之间具有继承关系，修改上述Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ类为：
ｐｕｂｌｉｃ ｃｌａｓｓ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ｛
，木 父类作为形参，可以接收所有子类类型对象，根据实
际传递的对象类型调用相应方法 ／
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｊｕｄｇｅ（Ｔｅａｃｈｅｒ ｔ）｛
ｔ．ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ（）；
ｔ．ｇｉｖｅＬｅｓｓｏｎ ０；
）
ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ【］ａｒｇｓ） ｛
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｈｑ ｎｅｗ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ０；
ｈｑ．ｊｕｄｇｅ（ｎｅｗ ＭａｔｈＴｅａｃｈｅｒ（”李明”，”成都七中”））；
ｈｑ．ｊｕｄｇｅ（ｎｅｗ ＰｈｙｓｉｃｓＴｅａｃｈｅｒ（”张三”，”川师附中”））；
ｈｑ．ｊｕｄｇｅ（ｎｅｗ ＥｎｇｌｉｓｈＴｅａｃｈｅｒ Ｃ李四”，”北大附中”））；
｝
）
从此例可以看出，使用多态之后，当需要增加新的子类
类型时，无需更改Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ类，这样大大增强了程序的可扩
展性及可维护性。
３．２接口
首先了解什么是接口：例如电脑主板上的ＰＣＩ插槽的规
范就类似于Ｊａｖａ接口，ＰＣＩ插槽上可以插上声卡、网卡、显
卡，每种卡的内部结构都不相同，可以把声卡、网卡、显卡
都插在ＰＣＩ插槽上，而不用担心哪个插槽是专门插哪个卡的。
在这里ＰＣＩ插槽作为接口只提供一个标准（即各种卡Ｉ／０接口
的标准），只要符合此标准的电子配件都能连接上去，连接不
同的电子配件，此ＰＣＩ插槽就具有不同的功能，而不要关心
其电子配件内部功能的实现原理，这就是使用接口技术实现
多态性的机制。那么这里的ＰＣＩ插槽就是接口（提供标准），
各种卡是实现了此接口的类（必须符合接口所定义的标准）。
用程序的方式来描述此问题：
一
ｌ２一
｝
／＊Ｊａｖａ接口中定义的方法在不同的地方被实现，可以具有
完全不同的行为，这里的ＳｏｕｎｄＣａｒｄ、ＮｅｔｗｏｒｋＣａｒｄ就是这样，
他们都遵守了ＰＣＩ插槽的规范，但行为完全不同ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ
为类实现接口标准的关键字 ／
ｃｌａｓｓ ＳｏｕｎｄＣａｒｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ＰＣＩ ｆ
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔａｒｔ ０ ｛
Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｆｉｎｔｌｎ（”Ｄｕ ｄｕ…”）；
｝
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔｏｐ ０ ｛
Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ Ｃ Ｓｏｕｎｄ ｓｔｏｐ！”）；
Ｊ
｝
ｃｌａｓｓ ＮｅｔｗｏｒｋＣａｒｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ＰＣＩ｛
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔａｒｔ ０ ｛
Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ，ｐｆｉｎｆｌｎ（”Ｓｅｎｄ…”）；
｝
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｓｔｏｐ ０ ｆ
Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ Ｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｏｐ！”）；
｝
｝
ｐｕｂｌｉｃ ｃｌａｓｓ ｍａｉｎｂｏａｒｄ｛
，冰可以使用Ｊａｖａ接口类型作为方法形参，运行时，根据
实际传递的对象类型（此对象必须符合形参中Ｊａｖａ接口的标
准，即实现了此Ｊａｖａ接口）调用相应的方法实现 ，
ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｉｎｓｔａｌｌ（ｅｃＩ ｃａｒｄ） ｛
ｃａｒｄ．ｓｔａｒｔ（）；
ｃａｒｄ．ｓｔｏｐ ０；
｝
ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ［】ａｒｇｓ） ｛
Ｍａｉｎｂｏａｒｄ ｒｏｂ＝ｎｅｗ ｍａｉｎｂｏａｒｄ（）；
ｍｂ．Ｉｎｓｔａｌ／（ｎｅｗ ＮｅｔｗｏｒｋＣａｒｄ（））；
ｍｂ．Ｉｎｓｔａｌｌ（ｎｅｗ ＳｏｕｎｄＣａｒｄ（））；
｝
｝
在这个示例中，ＳｏｕｎｄＣａｒｄ与ＮｅｔｗｏｒｋＣａｒｄ存在继承关系
吗？无法通过“ｉｓ—ａ”找到一个合适的父类，显然不存在继承
关系，所以只能使用接口技术来实现多态。可以看出在使用
接口技术实现多态时，接口相当于继承关系中的父类的地位，
因此得首先抽象出接口来代替父类在继承关系中的地位，另
外某个方法得使用接口类型作为形参，并且此方法体内调用
了接口中申明的方法，那么可以传递实现了此接口的任何类
的对象给它，这样，根据传递的不同类型的对象执行不同的
方法实现，以实现多态。
参考文献
【１】孙卫琴．Ｊａｖａ面向对象编程．电子工业出版社，２００６．
【２】甘玲，等．解析Ｊａｖａ程序设计．清华大学出版社，２００６．
［３】秦凤梅，林旭东．Ｊａｖａ程序设计实用教程．西南师范大学
出版社，２００６，
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