Java编程思想第4版[中文版](PDF格式)-第59部分
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
础类或“接口”中已建立的方法才可在衍生类中被覆盖，如下面这张图所示：
可将其描述成一种纯粹的“属于”关系，因为一个类的接口已规定了它到底“是什么”或者“属于什么”。
通过继承，可保证所有衍生类都只拥有基础类的接口。如果按上述示意图操作，衍生出来的类除了基础类的
接口之外，也不会再拥有其他什么。
可将其想象成一种“纯替换”，因为衍生类对象可为基础类完美地替换掉。使用它们的时候，我们根本没必
要知道与子类有关的任何额外信息。如下所示：
也就是说，基础类可接收我们发给衍生类的任何消息，因为两者拥有完全一致的接口。我们要做的全部事情
就是从衍生上溯造型，而且永远不需要回过头来检查对象的准确类型是什么。所有细节都已通过多形性获得
了完美的控制。
若按这种思路考虑问题，那么一个纯粹的“属于”关系似乎是唯一明智的设计方法，其他任何设计方法都会
导致混乱不清的思路，而且在定义上存在很大的困难。但这种想法又属于另一个极端。经过细致的研究，我
们发现扩展接口对于一些特定问题来说是特别有效的方案。可将其称为“类似于”关系，因为扩展后的衍生
类“类似于”基础类——它们有相同的基础接口——但它增加了一些特性，要求用额外的方法加以实现。如
下所示：
205
…………………………………………………………Page 207……………………………………………………………
尽管这是一种有用和明智的做法（由具体的环境决定），但它也有一个缺点：衍生类中对接口扩展的那一部
分不可在基础类中使用。所以一旦上溯造型，就不可再调用新方法：
若在此时不进行上溯造型，则不会出现此类问题。但在许多情况下，都需要重新核实对象的准确类型，使自
己能访问那个类型的扩展方法。在后面的小节里，我们具体讲述了这是如何实现的。
7。8。2 下溯造型与运行期类型标识
由于我们在上溯造型（在继承结构中向上移动）期间丢失了具体的类型信息，所以为了获取具体的类型信
息——亦即在分级结构中向下移动——我们必须使用 “下溯造型”技术。然而，我们知道一个上溯造型肯定
是安全的；基础类不可能再拥有一个比衍生类更大的接口。因此，我们通过基础类接口发送的每一条消息都
肯定能够接收到。但在进行下溯造型的时候，我们（举个例子来说）并不真的知道一个几何形状实际是一个
圆，它完全可能是一个三角形、方形或者其他形状。
206
…………………………………………………………Page 208……………………………………………………………
为解决这个问题，必须有一种办法能够保证下溯造型正确进行。只有这样，我们才不会冒然造型成一种错误
的类型，然后发出一条对象不可能收到的消息。这样做是非常不安全的。
在某些语言中（如 C＋＋），为了进行保证“类型安全”的下溯造型，必须采取特殊的操作。但在Java 中，所
有造型都会自动得到检查和核实！所以即使我们只是进行一次普通的括弧造型，进入运行期以后，仍然会毫
无留情地对这个造型进行检查，保证它的确是我们希望的那种类型。如果不是，就会得到一个
ClassCastException （类造型违例）。在运行期间对类型进行检查的行为叫作“运行期类型标识”
（RTTI ）。下面这个例子向大家演示了RTTI 的行为：
//： RTTI。java
// Downcasting & Run…Time Type
// Identification （RTTI）
import java。util。*；
class Useful ｛
public void f（） ｛｝
public void g（） ｛｝
｝
class MoreUseful extends Useful ｛
public void f（） ｛｝
public void g（） ｛｝
public void u（） ｛｝
public void v（） ｛｝
public void w（） ｛｝
｝
public class RTTI ｛
public static void main（String＇＇ args） ｛
Useful＇＇ x = ｛
new Useful（）；
new MoreUseful（）
｝；
x＇0＇。f（）；
x＇1＇。g（）；
// pile…time： method not found in Useful：
207
…………………………………………………………Page 209……………………………………………………………
//！ x＇1＇。u（）；
（（MoreUseful）x＇1＇）。u（）； // Downcast/RTTI
（（MoreUseful）x＇0＇）。u（）； // Exception thrown
｝
｝ ///：~
和在示意图中一样，MoreUseful （更有用的）对Useful （有用的）的接口进行了扩展。但由于它是继承来
的，所以也能上溯造型到一个Useful。我们可看到这会在对数组x （位于main（）中）进行初始化的时候发
生。由于数组中的两个对象都属于 Useful 类，所以可将 f（）和g（）方法同时发给它们两个。而且假如试图调
用u（） （它只存在于MoreUseful），就会收到一条编译期出错提示。
若想访问一个MoreUseful 对象的扩展接口，可试着进行下溯造型。如果它是正确的类型，这一行动就会成
功。否则，就会得到一个ClassCastException 。我们不必为这个违例编写任何特殊的代码，因为它指出的是
一个可能在程序中任何地方发生的一个编程错误。
RTTI 的意义远不仅仅反映在造型处理上。例如，在试图下溯造型之前，可通过一种方法了解自己处理的是什
么类型。整个第 11章都在讲述 Java 运行期类型标识的方方面面。
7。9 总结
“多形性”意味着“不同的形式”。在面向对象的程序设计中，我们有相同的外观（基础类的通用接口）以
及使用那个外观的不同形式：动态绑定或组织的、不同版本的方法。
通过这一章的学习，大家已知道假如不利用数据抽象以及继承技术，就不可能理解、甚至去创建多形性的一
个例子。多形性是一种不可独立应用的特性（就象一个 switch 语句），只可与其他元素协同使用。我们应将
其作为类总体关系的一部分来看待。人们经常混淆 Java 其他的、非面向对象的特性，比如方法过载等，这些
特性有时也具有面向对象的某些特征。但不要被愚弄：如果以后没有绑定，就不成其为多形性。
为使用多形性乃至面向对象的技术，特别是在自己的程序中，必须将自己的编程视野扩展到不仅包括单独一
个类的成员和消息，也要包括类与类之间的一致性以及它们的关系。尽管这要求学习时付出更多的精力，但
却是非常值得的，因为只有这样才可真正有效地加快自己的编程速度、更好地组织代码、更容易做出包容面
广的程序以及更易对自己的代码进行维护与扩展。
7。10 练习
（1） 创建Rodent （啮齿动物）：Mouse （老鼠）；Gerbil （鼹鼠）；Hamster （大颊鼠）等的一个继承分级结
构。在基础类中，提供适用于所有 Rodent 的方法，并在衍生类中覆盖它们，从而根据不同类型的Rodent 采
取不同的行动。创建一个Rodent 数组，在其中填充不同类型的 Rodent，然后调用自己的基础类方法，看看
会有什么情况发生。
（2） 修改练习 1，使Rodent 成为一个接口。
（3） 改正WindError。java 中的问题。
（4） 在GreenhouseControls。java 中，添加Event 内部类，使其能打开和关闭风扇。
208
…………………………………………………………Page 210……………………………………………………………
第 8 章 对象的容纳
“如果一个程序只含有数量固定的对象，而且已知它们的存在时间，那么这个程序可以说是相当简单的。”
通常，我们的程序需要根据程序运行时才知道的一些标准创建新对象。若非程序正式运行，否则我们根本不
知道自己到底需要多少数量的对象，甚至不知道它们的准确类型。为了满足常规编程的需要，我们要求能在
任何时候、任何地点创建任意数量的对象。所以不可依赖一个已命名的句柄来容纳自己的每一个对象，就象
下面这样：
MyObject myHandle；
因为根本不知道自己实际需要多少这样的东西。
为解决这个非常关键的问题，Java 提供了容纳对象（或者对象的句柄）的多种方式。其中内建的类型是数
组，我们之前已讨论过它，本章准备加深大家对它的认识。此外，Java 的工具（实用程序）库提供了一些
“集合类”（亦称作“容器类”，但该术语已由AWT 使用，所以这里仍采用“集合”这一称呼）。利用这些
集合类，我们可以容纳乃至操纵自己的对象。本章的剩余部分会就此进行详细讨论。
8。1 数组
对数组的大多数必要的介绍已在第 4 章的最后一节进行。通过那里的学习，大家已知道自己该如何定义及初
始化一个数组。对象的容纳是本章的重点，而数组只是容纳对象的一种方式。但由于还有其他大量方法可容
纳数组，所以是哪些地方使数组显得如此特别呢？
有两方面的问题将数组与其他集合类型区分开来：效率和类型。对于Java 来说，为保存和访问一系列对象
（实际是对象的句柄）数组，最有效的方法莫过于数组。数组实际代表一个简单的线性序列，它使得元素的
访问速度非常快，但我们却要为这种速度付出代价：创建一个数组对象时，它的大小是固定的，而且不可在
那个数组对象的“存在时间”内发生改变。可创建特定大小的一个数组，然后假如用光了存储空间，就再创
建一个新数组，将所有句柄从旧数组移到新数组。这属于“矢量”（Vector）类的行为，本章稍后还会详细
讨论它。然而，由于为这种大小的灵活性要付出较大的代价，所以我们认为矢量的效率并没有数组高。
C＋＋的矢量类知道自己容纳的是什么类型的对象，但同 Java 的数组相比，它却有一个明显的缺点：C＋＋矢量类
的operator＇＇不能进行范围检查，所以很容易超出边界（然而，它可以查询 vector 有多大，而且at（）方法
确实能进行范围检查）。在Java 中，无论使用的是数组还是集合，都会进行范围检查——若超过边界，就会
获得一个RuntimeException （运行期违例）错误。正如大家在第9 章会学到的那样，这类违例指出的是一个
程序员错误，所以不需要在代码中检查它。在另一方面，由于 C＋＋的vector 不进行范围检查，所以访问速度
较快——在 Java 中，由于对数组和集合都要进行范围检查，所以对性能有一定的影响。
本章还要学习另外几种常见的集合类：Vector （矢量）、Stack （堆栈）以及Hashtable （散列表）。这些类
都涉及对对象的处理——好象它们没有特定的类型。换言之，它们将其当作 Object 类型处理（Object 类型
是Java 中所有类的“根”类）。从某个角度看，这种处理方法是非常合理的：我们仅需构建一个集合，然后
任何Java 对象都可以进入那个集合（除基本数据类型外——可用Java 的基本类型封装类将其作为常数置入
集合，或者将其封装到自己的类内，作为可以变化的值使用）。这再一次反映了数组优于常规集合：创建一
个数组时，可令其容纳一种特定的类型。这意味着可进行编译期类型检查，预防自己设置了错误的类型，或
者错误指定了准备提取的类型。当然，在编译期或者运行期，Java 会防止我们将不当的消息发给一个对象。
所以我们不必考虑自己的哪种做法更加危险，只要编译器能及时地指出错误，同时在运行期间加快速度，目
的也就达到了。此外，用户很少会对一次违例事件感到非常惊讶的。
考虑到执行效率和类型检查，应尽可能地采用数组。然而，当我们试图解决一个更常规的问题时，数组的局
限也可能显得非常明显。在研究过数组以后，本章剩余的部分将把重点放到Java 提供的集合类身上。
8。1。1 数组和第一类对象
无论使用的数组属于什么类型，数组标识符实际都是指向真实对象的一个句柄。那些对象本身是在内存
“堆”里创建的。堆对象既可“隐式”创建（即默认产生），亦可“显式”创建（即明确指定，用一个new
表达式）。堆对象的一部分（实际是我们能访问的唯一字段或方法）是只读的 length （长度）成员，它告诉
我们那个数组对象里最多能容纳多少元素。对于数组对象，“＇＇”语法是我们能采用的唯一另类访问方法。
下面这个例子展示了对数组进行初始化的不同方式，以及
