[Перевод] Java Challengers #3: Полиморфизм и наследование07.12.2018 10:05

Мы продолжаем перевод серии статей с задачками по Java. Прошлый пост про строки вызвал на удивление бурную дискуссию. Надеемся, что мимо этой статьи вы тоже не пройдете мимо. И да — мы приглашаем теперь на юбилейный десятый поток нашего курса «Разработчик Java».

Согласно легендарному Венкату Субраманиам (Venkat Subramaniam) полиморфизм является самым важным понятием в объектно — ориентированном программировании. Полиморфизм — или способность объекта выполнять специализированные действия на основе его типа — это то, что делает Java — код гибким. Шаблоны проектирования, такие как Команда (Command), Наблюдатель (Observer), Декоратор (Decorator), Стратегия (Strategy), и многие другие, созданные бандой четырех (Gang Of Four), все используют ту или иную форму полиморфизма. Освоение этой концепции значительно улучшит вашу способность продумывать программные решения.

Вы можете взять исходный код для этой статьи и поэксперементировать здесь: https://github.com/rafadelnero/javaworld-challengers

Интерфейсы и наследование в полиморфизме

В этой статье мы сфокусируемся на связи между полиморфизмом и наследованием. Главное иметь в виду, что полиморфизм требует наследования или реализации интерфейса. Вы можете увидеть это на примере ниже с Дюком (Duke) и Джагги (Juggy):

public abstract class JavaMascot {
  public abstract void executeAction();
}

public class Duke extends JavaMascot {
  @Override
  public void executeAction() {
    System.out.println("Punch!");
  }
}

public class Juggy extends JavaMascot {
  @Override
  public void executeAction() {
     System.out.println("Fly!");
  }
}

public class JavaMascotTest {
  public static void main(String... args) {
    JavaMascot dukeMascot = new Duke();
    JavaMascot juggyMascot = new Juggy();
    dukeMascot.executeAction();
    juggyMascot.executeAction();
  }
}

Вывод этого кода будет таким:

Punch!
Fly!

Так как определены конкретные реализации, то будут вызваны методы и Duke и Juggy.

Перегрузка (overloading) метода — это полиморфизм? Многие программисты путают отношение полиморфизма с переопределением методов (overriding) и перегрузкой методов (overloading). Фактически, только переопределение метода — это истинный полиморфизм. Перегрузка использует то же имя метода, но разные параметры. Полиморфизм — это широкий термин, поэтому всегда будут дискуссии на эту тему.

Какова цель полиморфизма

Большим преимуществом и целью использования полиморфизма является уменьшение связанности клиентского класса с реализацией. Вместо того чтобы хардкодить, клиентский класс получает реализацию зависимости для выполнения необходимого действия. Таким образом, клиентский класс знает минимум для выполнения своих действий, что является примером слабого связывания.

Чтобы лучше понять цель полиморфизма, взгляните на SweetCreator:

public abstract class SweetProducer {
  public abstract void produceSweet();
}

public class CakeProducer extends SweetProducer {
  @Override
  public void produceSweet() {
    System.out.println("Cake produced");
  }
}
public class ChocolateProducer extends SweetProducer {
  @Override
  public void produceSweet() {
    System.out.println("Chocolate produced");
  }
}
public class CookieProducer extends SweetProducer {
  @Override
  public void produceSweet() {
    System.out.println("Cookie produced");
  }
}

public class SweetCreator {
  private List sweetProducer;

  public SweetCreator(List sweetProducer) {
    this.sweetProducer = sweetProducer;
  }

  public void createSweets() {
    sweetProducer.forEach(sweet -> sweet.produceSweet());
  }
}

public class SweetCreatorTest {
  public static void main(String... args) {
    SweetCreator sweetCreator = new SweetCreator(Arrays.asList(
      new CakeProducer(),
      new ChocolateProducer(), 
      new CookieProducer()));

     sweetCreator.createSweets();
  }
}

В этом примере вы можете видеть, что класс SweetCreator знает только о классе SweetProducer. Он не знает реализации каждого Sweet. Такое разделение дает нам гибкость для обновления и повторного использования наших классов, а это делает код намного проще в сопровождении. При проектировании кода всегда ищите способы сделать его максимально гибким и удобным. Полиморфизм — это очень мощный способ для использования в этих целях.

Аннотация @Override обязывает программиста использовать такую же сигнатуру метода, которая должна быть переопределена. Если метод не переопределен, будет ошибка компиляции.

Ковариантные возвращаемые типы при переопределении метода

Можно изменить тип возвращаемого значения переопределенного метода если это ковариантный тип. Ковариантный тип в основном является подклассом возвращаемого значения.

Рассмотрим пример:

public abstract class JavaMascot {
  abstract JavaMascot getMascot();
}

public class Duke extends JavaMascot {
  @Override
  Duke getMascot() {
    return new Duke();
  }
}

Поскольку Duke является JavaMascot, мы можем изменить тип возвращаемого значения при переопределении.

Полиморфизм в базовых классах Java

Мы постоянно используем полиморфизм в базовых классах Java. Один очень простой пример — создание экземпляра класса ArrayList с объявлением типа как интерфейс List.

List list = new ArrayList<>();

Рассмотрим пример кода, использующий Java Collections API без полиморфизма:

public class ListActionWithoutPolymorphism {
  // Пример без полиморфизма 
  void executeVectorActions(Vector