或许大家java的多态问题，对上溯,下溯造型有了一定的概念,对protected和private大家想必也很清楚,但是,这几个个结合在一起,往往令人产生很多困惑,在这里,我举一个例子,大家或许会发觉这篇文章对你来说还是很有意义的:
例子一共有两个class. 可能出现困惑的地方我都会在后面一一解释.
A是一个父类,B继承A,并且实现了protectedTest(Object obj)方法.如下面所示:
B.java的源代码:
package cn.org.matrix.test;
import cn.org.matrix.test.A;
/**
*
Title: protect, private and upcasting
*
Description: email:chris@matrix.org.cn
*
Copyright: Matrix Copyright (c) 2003
*
Company: Matrix.org.cn
* @author chris
* @version 1.0,who use this example pls remain the declare
*/
public class B extends A
{
protected int protectedb = 0;
protected int protectedab = 0;
protected void protectedTest(Object obj)
{
System.out.println("in B.protectedTest(Object):" + obj);
}
}
A.java的源代码:
package cn.org.matrix.test;
import cn.org.matrix.test.B;
/**
*
Title: protect, private and upcasting
*
Description: email:chris@matrix.org.cn
*
Copyright: Matrix Copyright (c) 2003
*
Company: Matrix.org.cn
* @author chris
* @version 1.0,who use this example pls remain the declare
*/
public class A
{
protected int protecteda = 0;
protected int protectedab = 0;
private void privateTest()
{
System.out.println("in A.privateTest()");
}
protected void protectedTest(Object obj)
{
System.out.println("in A.protectedTest(Object):" + obj );
}
protected void protectedTest( String str )
{
System.out.println("in A.protectedTest(String):" + str);
}
public static void main (String[] args)
{
// Test A
A a1 = new A();
a1.privateTest();
// Test B
String helloStr = "Hello";
Object helloObj = helloStr;
B b1 = new B();
A a2 = b1; // 这里发生了什么？困惑1
b1=a1; //编译错误,困惑2
b1. privateTest(); //编译错误,困惑3
b1.protectedTest(helloObj); //输出结果?困惑4
b1.protectedTest(helloStr); //编译错误,困惑5
a2.protectedTest(helloObj); //输出结果? 困惑6
a2.protectedTest(helloStr); //输出结果?困惑7 ?
}
}
下面,我来逐个解释每一处困惑的地方:
困惑1：
这里其实就是子类自动上溯造型到父类A。这里a2其实是指向了一个B类型的对象. 我们通常都可以这样作: A a2=b1, 这样作的意思实际上就是让a2指向了一个类型B的对象—在这里就是b1了.
在java里面,关于跨类引用,有两条规则应该记住:
1. 如果a是类A的一个引用,那么,a可以指向类A的一个实例,或者说指向类A的一个子类.
2. 如果a是接口A的一个引用,那么,a必须指向实现了接口A的一个类的实例.
所以,根据这两个规则,我们就不难理解例子中的A a2 = b1是什么意思了.
困惑2:
A a2 = b1是可以的,但是为什么b1=a1却是不行? 在这里,我们依然可以套用上面的两条规则,我们可以看到,b1是类B的一个引用,a1既不是类B的实例,也不是类B的子类的实例,所以直接b1=a1就出现了编译错误.
如果确实需要进行这样的转化,我们可以这样作:b1=(B)a1; 进行强制转化,也就是下溯造型. 在java里面,上溯造型是自动进行的,但是下溯造型却不是,需要我们自己定义强制进行.
困惑3:
b1. privateTest();编译不通过? 这是很显然的,你可以回顾一下private的定义: 私有域和方法只能被定义该域或方法的类访问. 所以,在这里,b1不能访问A的方法privateTest(),即使b1是A的子类的实例.
请看下面的例子：
public class A
{
private int two(int i) { return i; }
}
class Test extends A {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(A.two(3));
}
}
System.out.println(A.two(3));这行编译出错，显然，因为private方法不能在这个类之外被访问。
而protected则不同,我们回顾一下protected的定义: 被保护的域或方法只能被类本身、类的子类和同一 程序包中的类所访问。
下面是一个错误使用protected的例子:
package cn.org.matrix.test;
public class ProtectedTest {
protected void show() {
System.out.println("I am in protected method");
}
}
import cn.org.matrix.test.*;
public class Test {
public static void main (String[] args) {
ProtectedTest obj = new ProtectedTest();
obj.show();
}
}
因为访问权限问题,你会得到show() has protected access in test.ProtectedTest的出错信息.
困惑4:
b1.protectedTest(helloObj); 输出的是in B.protectedTest(Object):… 这到底是为什么呢? 为什么jvm能够确定是输出B的方法而不是A的方法? 这就和jvm的运行机制有关系了. 我们上面提到了,a1是一个A类型的引用,但是指向了一个B类型的实例. 在这里,如果jvm根据引用的类型-在这里就是A 来定义调用哪个方法的话,那么应该是调用A的protectedTest(helloObj).
然后实际上不是这样的,因为jvm的动态编译能力,jvm会在run-time来决定调用哪一个method,而不是在compile time. 也就是所谓的late-binding(run-time)和early-binding(compile-time).
困惑5:
b1.protectedTest(helloStr); 这里为什么会出现编译错误? 他可以调用类B的protectedTest(Object obj)方法啊,把helloStr上溯造型成一个object就行了啊..或者上溯造型到A然后调用A的protectedTest(helloStr)方法啊.
呵呵,问题的根源就在于此了,既然有两种选择,jvm应该选择那一种?这种不确定性如果交给jvm来动态决定的话,势必带来程序的不确定性..虽然java在其他的一些地方也有类似的情形出现,比如static变量的循环定义造成的不确定性,但是,在这里,jvm还是在编译阶段就解决了这个问题.
所以,我们会在这一步遇到编译错误: “reference to protectedTest is ambiguous; both method protectedTest(java.lang.String) in mytest.A and method protectedTest(java.lang.Object) in mytest.B match at line 46.
在这里,我们遇到的是显式的reference ambiguous错误,但是,有时候,隐式的reference ambiguous却往往是更加的危险.
在这里,我举个例子:
父类的 源代码:
public super
{
private void test(int i, long j);
{
System.out.println(i+and+j);
}
}
子类的源代码:
public sub
{
private void test(long j, int i);
{
System.out.println(i+and+j);
}
}
子类和父类都用有相同名称的方法test,参数类型不同而已.这种情况下,编译可以被通过.
但是如果你在另外一个类中用到了如下代码:
Sub sb = new Sub();
sb.test(100, 3000);
你就会遇到编译错误,因为没有确定的指出3000的类型,所以造成reference ambiguous的错误了.
困惑6：
a2.protectedTest(helloObj);
输出结果分别是：in B.protectedTest(Object).. 经过上面的解释，想必大家都能很清楚的知道为什么会有这两个输出结果了：a2.protectedTest(helloObj);因为jvm的late-binding，所以在run-time的时候，调用了B类的方法，虽然在编译期间a2只是一个父类A的引用类型。
困惑7：
a2.protectedTest(helloStr); 为什么这里会输出 in A.protectedTest(Object)…。为什么这里不会编译出错？为什么b1. protectedTest(helloStr)会出错而a2. protectedTest(helloStr)会出错？我调用了a2.equals(b1)和a2==b1得到的结果都是true啊？但是为什么这里出这个错误？
在这里，这个问题是最关键的，也是我们放到最后来解答的原因。
首先，回顾一下equals()和==的在java里面的概念，记得有一道scjp的题目：
题目：下面的哪些叙述为真。
A. equals()方法判定引用值是否指向同一对象。
B. == 操作符判定两个分立的对象的内容和类型是否一致。
C. equals()方法只有在两个对象的内容一致时返回true。
D. 类File重写方法equals()在两个分立的对象的内容和类型一致时返回true。
答案是AD,严格来说这个问题的答案是不确定的，因为equals()方法是可以被重载的，但是如果新类没有重写equals()，则该方法在两个变量指向同一对象时返回真. 实际上java也是推荐的是使用equals()方法来判断两个对象的内容是否一样，就像String类的equals()方法所做的那样，判定两个String对象的内容是否相同。而==操作符返回true的唯一条件是两个变量指向同一对象。
在这里，我们不再深入的讨论关于equals()和==的区别和概念。我们只需要知道，在我们的例子里面，无论是equals()和==都是一个含义－就是引用值是否指向同一个对象(因为我们并没有重写equals()).
显然，我们在进行了a2=b1.这一步之后，a2和b1都是指向同一个对象。
既然指向同一个对象，为什么还要区别对待a2和b1?为什么a2就没有编译错误，而b1就要遇到reference ambiguous错误？
我们现看看jvm规范里的一段话：
“The Java Virtual Machine does not require any particular internal
structure for objects. In Sun's current implementation of the Java Virtual Machine, a reference to a class instance is a pointer to a handle that is itself a pair of pointers: one to a table containing the methods of the object and a pointer to the Class object that represents the type of the object, and the other to the memory allocated from the Java heap for the object data.
实际上就是说：在java虚拟机中，类实例的引用就是指向一个句柄（handle）的指针，这个句柄是一对指针：一个指针指向一张表格，实际上这个表格也有两个指针：一个指针指向一个包含了对象的方法表，另外一个指向类对象；另一个指针指向一块从java堆中为分配出来内存空间。
那么，在a2＝b1的时候，到底发生了什么？
实际上，在a2=b1的时候，仍然是存在两个句柄，a2和b1,但是a2和b1拥有同一块数据内存块和不同的函数表。所以在a2.protectedTest(helloStr)的时候，jvm会从a2的函数表里找到protectedTest(String Str)方法，但是b1.protectedTest(helloStr)却会出现编译错误，因为jvm从b1的函数表里找不到，然后就选择自己上溯造型还是参数上溯造型出现了ambiguous。这也是我们对这个问题的精确解释。
对这个问题的解释到此结束了，如果大家想对这篇文章相关内容进行讨论,可以到: http://www.matrix.org.cn/forum.asp发表意见.
参考文献：
sun j2se: http://java.sun.com/docs/index.html
jvm规范：http://java.sun.com/docs/books/vmspec/
javaranch: http://www.javaranch.com
fina和static的区别：http://www.matrix.org.cn/article_view.asp?id=37
理解java的多形性：http://www.matrix.org.cn/article_view.asp?id=384
Java, java, J2SE, j2se, J2EE, j2ee, J2ME, j2me, ejb, ejb3, JBOSS, jboss, spring, hibernate, jdo, struts, webwork, ajax, AJAX, mysql, MySQL, Oracle, Weblogic, Websphere, scjp, scjd
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