## 多态 我们在处理类的层次结构时，通常把一个对象看成是它所属的基类，而不是把它当成具体类。通过这种方式，我们可以编写出不局限于特定类型的代码。在上个“形状”的例子中，“方法”（method）操纵的是通用“形状”，而不关心它们是“圆”、“正方形”、“三角形”还是某种尚未定义的形状。所有的形状都可以被绘制、擦除和移动，因此“方法”向其中的任何代表“形状”的对象发送消息都不必担心对象如何处理信息。 这样的代码不会受添加的新类型影响，并且添加新类型是扩展面向对象程序以处理新情况的常用方法。 例如，你可以通过通用的“形状”基类派生出新的“五角形”形状的子类，而不需要修改通用"形状"基类的方法。通过派生新的子类来扩展设计的这种能力是封装变化的基本方法之一。 这种能力改善了我们的设计，且减少了软件的维护代价。如果我们把派生的对象类型统一看成是它本身的基类（“圆”当作“形状”，“自行车”当作“车”，“鸬鹚”当作“鸟”等等），编译器（compiler）在编译时期就无法准确地知道什么“形状”被擦除，哪一种“车”在行驶，或者是哪种“鸟”在飞行。这就是关键所在：当程序接收这种消息时，程序员并不想知道哪段代码会被执行。“绘图”的方法可以平等地应用到每种可能的“形状”上，形状会依据自身的具体类型执行恰当的代码。 如果不需要知道执行了哪部分代码，那我们就能添加一个新的不同执行方式的子类而不需要更改调用它的方法。那么编译器在不确定该执行哪部分代码时是怎么做的呢？举个例子，下图的**BirdController**对象和通用**Bird**对象中，**BirdController**不知道**Bird**的确切类型却还能一起工作。从**BirdController**的角度来看，这是很方便的，因为它不需要编写特别的代码来确定**Bird**对象的确切类型或行为。那么，在调用**move()**方法时是如何保证发生正确的行为（鹅走路、飞或游泳、企鹅走路或游泳）的呢？  这个问题的答案，是面向对象程序设计的妙诀：在传统意义上，编译器不能进行函数调用。由非 OOP 编译器产生的函数调用会引起所谓的**早期绑定**，这个术语你可能从未听说过，不会想过其他的函数调用方式。这意味着编译器生成对特定函数名的调用，该调用会被解析为将执行的代码的绝对地址。 通过继承，程序直到运行时才能确定代码的地址，因此发送消息给对象时，还需要其他一些方案。为了解决这个问题，面向对象语言使用**后期绑定**的概念。当向对象发送信息时，被调用的代码直到运行时才确定。编译器确保方法存在，并对参数和返回值执行类型检查，但是它不知道要执行的确切代码。 为了执行后期绑定，Java 使用一个特殊的代码位来代替绝对调用。这段代码使用对象中存储的信息来计算方法主体的地址（此过程在多态性章节中有详细介绍）。因此，每个对象的行为根据特定代码位的内容而不同。当你向对象发送消息时，对象知道该如何处理这条消息。在某些语言中，必须显式地授予方法后期绑定属性的灵活性。例如，C++ 使用**virtual**关键字。在这些语言中，默认情况下方法不是动态绑定的。在 Java 中，动态绑定是默认行为，不需要额外的关键字来实现多态性。 为了演示多态性，我们编写了一段代码，它忽略了类型的具体细节，只与基类对话。该代码与具体类型信息分离，因此更易于编写和理解。而且，如果通过继承添加了一个新类型（例如，一个六边形），那么代码对于新类型的 Shape 就像对现有类型一样有效。因此，该程序是可扩展的。 代码示例： ~~~ void doSomething(Shape shape) { shape.erase(); // ... shape.draw(); } ~~~ 此方法与任何**Shape**对话，因此它与所绘制和擦除的对象的具体类型无关。如果程序的其他部分使用`doSomething()`方法： ~~~ Circle circle = new Circle(); Triangle triangle = new Triangle(); Line line = new Line(); doSomething(circle); doSomething(triangle); doSomething(line); ~~~ 可以看到无论传入的“形状”是什么，程序都正确的执行了。  这是一个非常令人惊奇的编程技巧。分析下面这行代码： ~~~ doSomething(circle); ~~~ 当预期接收**Shape**的方法被传入了**Circle**，会发生什么。由于**Circle**也是一种**Shape**，所 以`doSomething(circle)`能正确地执行。也就是说，`doSomething()`能接收任意发送给**Shape**的消息。这是完全安全和合乎逻辑的事情。 这种把子类当成其基类来处理的过程叫做“向上转型”（**upcasting**）。在面向对象的编程里，经常利用这种方法来给程序解耦。再看下面的`doSomething()`代码示例： ~~~ shape.erase(); // ... shape.draw(); ~~~ 我们可以看到程序并未这样表达：“如果你是一个 Circle ，就这样做；如果你是一个 Square，就那样做...”。若那样编写代码，就需检查 Shape 所有可能的类型，如圆、矩形等等。这显然是非常麻烦的，而且每次添加了一种新的 Shape 类型后，都要相应地进行修改。在这里，我们只需说：“你是一种几何形状，我知道你能删掉`erase()`和绘制`draw()`，你自己去做吧，注意细节。” 尽管我们没作出任何特殊指示，程序的操作也是完全正确和恰当的。我们知道，为 Circle 调用`draw()`时执行的代码与为一个 Square 或 Line 调用`draw()`时执行的代码是不同的。但在将`draw()`信息发给一个匿名 Shape 时，根据 Shape 句柄当时连接的实际类型，会相应地采取正确的操作。这非常神奇，因为当 Java 编译器为`doSomething()`编译代码时，它并不知道自己要操作的准确类型是什么。 尽管我们确实可以保证最终会为 Shape 调用`erase()`和`draw()`，但并不能确定特定的 Circle，Square 或者 Line 调用什么。最后，程序执行的操作却依然是正确的，这是怎么做到的呢？ 发送消息给对象时，如果程序不知道接收的具体类型是什么，但最终执行是正确的，这就是对象的“多态性”（Polymorphism）。面向对象的程序设计语言是通过“动态绑定”的方式来实现对象的多态性的。编译器和运行时系统会负责对所有细节的控制；我们只需知道要做什么，以及如何利用多态性来更好地设计程序。