行為的多型


在 多型與 is-a 關係 曾試著當編譯器，判斷哪些繼承多型語法可以通過編譯，加入扮演（Cast）語法的目的又是為何，以及哪些情況下，執行時期會扮演失敗，哪些又可扮演成功。會使用介面定義行為之後，也要再來當編譯器，看看哪些是合法的多型語法。例如：

Swimmer swimmer1 = new Shark();
Swimmer swimmer2 = new Human();
Swimmer swimmer3 = new Submarine();

這三行程式碼都可以通過編譯，判斷方式是「右邊是不是擁有左邊的行為」，或「是右邊物件是不是實作了左邊介面」。

是否擁有行為？是否實作介面？


Shark擁有Swimmer行為嗎？有的！因為Fish實作了Swimmer介面，也就是Fish擁有Swimmer行為，Shark繼承Fish，當然也擁有Swimmer行為，所以通過編譯，Human與Submarine也都實作了Swimmer介面，所以通過編譯。

更進一步地，來看看底下的程式碼是否可通過編譯？

Swimmer swimmer = new Shark();
Shark shark = swimmer;

第一行要判斷Shark是否擁有Swimmer行為？是的！可通過編譯，但第二行呢？swimmer是Swimmer型態，編譯器看到該行會想到，有Swimmer行為的物件是不是Shark呢？這可不一定！也許實際上是Human實例！因為有Swimmer行為的物件不一定是Shark，所以第二行編譯失敗！

就上面的程式碼片段而言，實際上swimmer是參考至Shark實例，你可以加上扮演（Cast）語法：

Swimmer swimmer = new Shark();
Shark shark = (Shark) swimmer;

對第二行的語意而言，就是在告訴編譯器，對！你知道有Swimmer行為的物件，不一定是Shark，不過你就是要它扮演Shark，所以編譯器就別再囉嗦了。可以通過編譯，執行時期swimmer確實也是參考Shark實例，所以也沒有錯誤。

底下的程式片段會在第二行編譯失敗：

Swimmer swimmer = new Shark();
Fish fish = swimmer;

第二行swimmer是Swimmer型態，所以編譯器會問，實作Swimmer介面的物件是不是繼承Fish？不一定，也許是Submarine！因為會實作Swimmer介面的並不一定繼承Fish，所以編譯失敗了。如果加上扮演語法：

Swimmer swimmer = new Shark();
Fish fish = (Fish) swimmer;

第二行告訴編譯器，你知道有Swimmer行為的物件，不一定繼承Fish，不過你就是要它扮演Fish，所以編譯器就別再囉嗦了。可以通過編譯，執行時期swimmer確實也是參考Shark實例，它是一種Fish，所以也沒有錯誤。

下面這個例子就會拋出ClassCastException錯誤：

Swimmer swimmer = new Human();
Shark shark = (Shark) swimmer;

在第二行，swimmer實際上參考了Human實例，你要他扮演鯊魚？這太荒繆了！所以執行時就出錯了。類似地，底下的例子也會出錯：

Swimmer swimmer = new Submarine();
Fish fish = (Fish) swimmer;

在第二行，swimmer實際上參考了Submarine實例，你要他扮演魚？又不是在演哆啦A夢中海底鬼岩城，哪來的機器魚情節！Submarine不是一種Fish，執行時期會因為扮演失敗而拋出ClassCastException。

知道以下的語法，哪些可以通過編譯，哪些可以扮演成功作什麼？來考慮一個需求，寫個static的swim()方法，讓會游的東西都游起來，在不會使用介面多型語法時，也許你會寫下：

public static void doSwim(Fish fish) {
    fish.swim();
}
public static void doSwim(Human human) {
    human.swim();
}
public static void doSwim(Submarine submarine) {
    submarine.swim();
}

老實說，如果已經會寫下接收Fish的doSwim()版本，程式觀念還算是不錯的，因為至少你知道，只要有繼承Fish，無論是Anemonefish、Shark或Piranha，都可以使用Fish的doSwim()版本，至少你會使用繼承時的多型，至於Human與Submarine各使用其接收Human及Submarine的doSwim()版本。

問題是，如果「種類」很多怎麼辦？多了水母、海蛇、蟲等種類呢？每個種類重載一個方法出來嗎？其實在你的設計中，會游泳的東西，都擁有Swimmer的行為，都實作了Swimmer介面，所以你只要這麼設計就可以了：

package cc.openhome;

public class Ocean {
    public static void main(String[] args) {
        doSwim(new Anemonefish("尼莫"));
        doSwim(new Shark("蘭尼"));
        doSwim(new Human("賈斯汀"));
        doSwim(new Submarine("黃色一號"));
    }

    static void doSwim(Swimmer swimmer) {
        swimmer.swim();
    }
}

執行結果如下：

小丑魚 尼莫 游泳
鯊魚 蘭尼 游泳
人類 賈斯汀 游泳
潛水艇 黃色一號 潛行

只要是實作Swimmer介面的物件，都可以使用範例中的doSwim()方法，Anemonefish、Shark、Human、Submarine等，都實作了Swimmer介面，再多種類，只要物件擁有Swimmer行為，你就都不用撰寫新的方法，可維護性顯然提高許多！