6.7 上溯造型

继承最值得注意的地方就是它没有为新类提供方法。继承是对新类和基础类之间的关系的一种表达。可这样总结该关系:“新类属于现有类的一种类型”。

这种表达并不仅仅是对继承的一种形象化解释,继承是直接由语言提供支持的。作为一个例子,大家可考虑一个名为Instrument的基础类,它用于表示乐器;另一个衍生类叫作Wind。由于继承意味着基础类的所有方法亦可在衍生出来的类中使用,所以我们发给基础类的任何消息亦可发给衍生类。若Instrument类有一个play()方法,则Wind设备也会有这个方法。这意味着我们能肯定地认为一个Wind对象也是Instrument的一种类型。下面这个例子揭示出编译器如何提供对这一概念的支持:

//: Wind.java
// Inheritance & upcasting
import java.util.*;

class Instrument {
  public void play() {}
  static void tune(Instrument i) {
    // ...
    i.play();
  }
}

// Wind objects are instruments
// because they have the same interface:
class Wind extends Instrument {
  public static void main(String[] args) {
    Wind flute = new Wind();
    Instrument.tune(flute); // Upcasting
  }
} ///:~

这个例子中最有趣的无疑是tune()方法,它能接受一个Instrument句柄。但在Wind.main()中,tune()方法是通过为其赋予一个Wind句柄来调用的。由于Java对类型检查特别严格,所以大家可能会感到很奇怪,为什么接收一种类型的方法也能接收另一种类型呢?但是,我们一定要认识到一个Wind对象也是一个Instrument对象。而且对于不在Wind中的一个Instrument(乐器),没有方法可以由tune()调用。在tune()中,代码适用于Instrument以及从Instrument衍生出来的任何东西。在这里,我们将从一个Wind句柄转换成一个Instrument句柄的行为叫作“上溯造型”。

6.7.1 何谓“上溯造型”?

之所以叫作这个名字,除了有一定的历史原因外,也是由于在传统意义上,类继承图的画法是根位于最顶部,再逐渐向下扩展(当然,可根据自己的习惯用任何方法描绘这种图)。因素,Wind.java的继承图就象下面这个样子:

由于造型的方向是从衍生类到基础类,箭头朝上,所以通常把它叫作“上溯造型”,即Upcasting。上溯造型肯定是安全的,因为我们是从一个更特殊的类型到一个更常规的类型。换言之,衍生类是基础类的一个超集。它可以包含比基础类更多的方法,但它至少包含了基础类的方法。进行上溯造型的时候,类接口可能出现的唯一一个问题是它可能丢失方法,而不是赢得这些方法。这便是在没有任何明确的造型或者其他特殊标注的情况下,编译器为什么允许上溯造型的原因所在。

也可以执行下溯造型,但这时会面临第11章要详细讲述的一种困境。

  1. 再论合成与继承

在面向对象的程序设计中,创建和使用代码最可能采取的一种做法是:将数据和方法统一封装到一个类里,并且使用那个类的对象。有些时候,需通过“合成”技术用现成的类来构造新类。而继承是最少见的一种做法。因此,尽管继承在学习OOP的过程中得到了大量的强调,但并不意味着应该尽可能地到处使用它。相反,使用它时要特别慎重。只有在清楚知道继承在所有方法中最有效的前提下,才可考虑它。为判断自己到底应该选用合成还是继承,一个最简单的办法就是考虑是否需要从新类上溯造型回基础类。若必须上溯,就需要继承。但如果不需要上溯造型,就应提醒自己防止继承的滥用。在下一章里(多形性),会向大家介绍必须进行上溯造型的一种场合。但只要记住经常问自己“我真的需要上溯造型吗”,对于合成还是继承的选择就不应该是个太大的问题。

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