面向对象分析与设计第四章(类型系统多态)

面向对象分析与设计易国洪2第四章类型系统学习目的：理解类型系统的含义理解多态性理解隐式和显示类型转换了解Java模板提供的一般特性34.1引言类型系统是一个简单的概念：它是一组禁止误用值（原型和对象）的规则。类型系统的一个简单例子是声名变量总是包含特定类型的值：–inti；–Employeefred误用值的原因：不理解值得用法拼错了值得名称类型系统优点：确保提供代码的某些说明，提高运行时系统的性能44.2动态和静态类型系统类型系统可以是静态的，也可以是动态的。类型系统的这两个变体可以确保程序员不会误用值：静态类型系统禁止编译期间的误用，动态类型系统检查是否出现误用，并禁止它。54.3多态性多态性（Polymorphism）多态（Polymorphic）在纯面向对象的语言中，所有的非原型变量都是多态的，所有的消息都是多态的。PolymorphicvariablePolymorphicmessage6多态变量Java声名表示，t总是指向Truck类型的对象：Truckt;因此可以这样赋值t=newTruck();一般这样做：Truckt=newTruck();7多态变量考虑下图的类层次结构，它说明，Truck是一种陆上交通工具(Landvehicle),根据这个层次结构，就可以把Truck当作Landvehicle来对待。所以:Landvehiclelv=newTruck();也是有效的8多态变量这有点令人困惑，但考虑一下：刚才告诉编译器，把lv用作LandVehicle,就能给它发送LandVehicle消息，而所有的LandVehicle消息都发给Truck，所以一切正常。既然lv可以指向Truck那么lv同样可以指向Train9多态变量前面lv指向Truck，后面又指向Train，所以lv必须使一个多态变量。这是很直观的lv是LandVehicle，所以指向LandVehicle的任意类型。变量的多态性是由继承控制的。lv=newOrange();多态允许把变量关联到子类对象上，但不能反向lv=newVehicle();10多态消息在纯面向对象的语言中，任何消息都可以关联多个方法。这是因为方法在多个类中是独立的，或者方法由子类重新定义。重新定义的方法一般有类似的算法，但独立定义的方法通常有完全不同的算法。11多态消息12多态消息13多态消息多态消息与继承相关，其关联方式与多态变量相同。例如：下面的代码段中，运行时系统会在Finch上执行flyto方法，而不在Bird上执行(原因是什么？)Birdb;b=newFinch();b.flyto(someLocation);b=newEagle();b.flyto(someLocation);14多态消息多态变量只是一个占位符，在这个占位符中要填充变量指向的对象。下面代码中有一个Cat，但有两个指向它的引用Cattiddles，tom；tiddles=newCat(“tiger”);tom=tiddles;154.4动态绑定动态绑定表示，在运行期间把消息关联到方法上。这是面向对象语言处理多态变量和重定义的方式。164.4动态绑定174.4动态绑定在下面的代码段中，运行时系统如何获知在发送getPerimeter()消息时，执行三个方法中的纳一个呢？ShapeaSquare=newSquare();inti=aSquare.getPerimeter();从概念上看，接收消息的对象aSquare知道它自己的类，所以就到类中查找方法；而类Square定义了getPerimeter()方法，于是执行这个方法。184.4动态绑定上图还显示了一个getNumberOfCorners()消息,该消息在Shape上是抽象的，在Quadrilateral上是具体的。在下面的代码段中，Square再次到它的类中查找getNumberOfCorners()方法：ShapeaSquare=newSquare();intj=aSquare.getNumberOfCorners();这次没有匹配的方法，所以继续在Quadrilateral超类中搜索。在Quadrilateral中有一个匹配的方法，因此就执行这个方法。这个动态绑定的算法看起来有点慢。194.4动态绑定有了静态类型，就可以确保动态绑定会在超类链中找到具体方法（因为每个变量的类型都必须声明，而且不能创建抽象对象）有了动态类型系统，就可能遇到抽象方法，或者到达类层次结构的最顶层，此时会出现运行时错误信息。对于多重继承，动态绑定较复杂，但仍是可行的。204.5多态性规则设计规则：总是使用尽可能高的抽象级别来编程也就是说，总是把字段、本地变量、方法、参数的类型声明放在继承层次结构最高的类中，在让多态性完成其它工作。制定这个规则的原因是，所使用的抽象级别越高，代码的可重用性就越大。类层次结构的设计人员还有一个责任：他们应确保，只要可能，每个类的类型就隐藏在应用于所有相关类的一般消息中。例如在屏幕上绘制Square与Triangle完全不同，我们不应把这些区别展示给客户程序员，而应设计一个或一组放在Shape上的消息。214.6类型转换在静态类型的语言中，当从一个上下文给另一个上下文传送值是，需要确保二者兼容，甚至在确保新上下文与旧上下文兼容时，仍需要把二者的值的类型转换为同一类型。224.7显示类型转换作业，请同学们上网和其它方式找到Java或C#或c++的类型转换大全。234.8使用模板进行泛化较难，感兴趣的同学可以看看，不作要求