设计模式之美学习(三):封装、抽象、继承、多态分别可以解决哪些编程问题? (3)

通过这三种语法机制配合在一起,我们就实现了在 test() 方法中,子类 SortedDyamicArray 替换父类 DynamicArray,执行子类 SortedDyamicArray 的 add() 方法,也就是实现了多态特性。

对于多态特性的实现方式,除了利用”继承加方法重写”这种实现方式之外,我们还有其他两种比较常见的的实现方式,一个是利用接口类语法,另一个是利用 duck-typing 语法。不过,并不是每种编程语言都支持接口类或者 duck-typing 这两种语法机制,比如 C++ 就不支持接口类语法,而 duck-typing 只有一些动态语言才支持,比如 Python、JavaScript 等。

接下来,先来看如何利用接口类来实现多态特性。

public interface Iterator { String hasNext(); String next(); String remove(); } public class Array implements Iterator { private String[] data; public String hasNext() { ... } public String next() { ... } public String remove() { ... } //...省略其他方法... } public class LinkedList implements Iterator { private LinkedListNode head; public String hasNext() { ... } public String next() { ... } public String remove() { ... } //...省略其他方法... } public class Demo { private static void print(Iterator iterator) { while (iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); } } public static void main(String[] args) { Iterator arrayIterator = new Array(); print(arrayIterator); Iterator linkedListIterator = new LinkedList(); print(linkedListIterator); } }

在这段代码中,Iterator 是一个接口类,定义了一个可以遍历集合数据的迭代器。Array 和 LinkedList 都实现了接口类 Iterator。我们通过传递不同类型的实现类(Array、LinkedList)到 print(Iterator iterator) 函数中,支持动态的调用不同的 next()、hasNext() 实现。

具体点讲就是,当我们往 print(Iterator iterator) 函数传递 Array 类型的对象的时候,print(Iterator iterator) 函数就会调用 Array 的 next()、hasNext() 的实现逻辑;当我们往 print(Iterator iterator) 函数传递 LinkedList 类型的对象的时候,print(Iterator iterator) 函数就会调用 LinkedList 的 next()、hasNext() 的实现逻辑。

刚刚讲的是用接口类来实现多态特性。再来看下,如何用 duck-typing 来实现多态特性。我们还是先来看一段代码。这是一段 Python 代码。

class Logger: def record(self): print(“I write a log into file.”) class DB: def record(self): print(“I insert data into db. ”) def test(recorder): recorder.record() def demo(): logger = Logger() db = DB() test(logger) test(db)

从这段代码中可以发现,duck-typing 实现多态的方式非常灵活。Logger 和 DB 两个类没有任何关系,既不是继承关系,也不是接口和实现的关系,但是只要它们都有定义了 record() 方法,就可以被传递到 test() 方法中,在实际运行的时候,执行对应的 record() 方法。

也就是说,只要两个类具有相同的方法,就可以实现多态,并不要求两个类之间有任何关系,这就是所谓的 duck-typing,是一些动态语言所特有的语法机制。而像 Java 这样的静态语言,通过继承实现多态特性,必须要求两个类之间有继承关系,通过接口实现多态特性,类必须实现对应的接口。

多态特性存在的意义是什么?它能解决什么编程问题?

多态特性能提高代码的可扩展性和复用性。为什么这么说呢?我们回过头去看讲解多态特性的时候,举的第二个代码实例(Iterator 的例子)。

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