Чем отличается наследование от полиморфизма

Чем отличается наследование от полиморфизма

Объектно-ориентированное программирование ( ООП ) – подход к созданию программ, основанный на использовании классов и объектов, взаимодействующих между собой.

Класс (java class) описывает устройство и поведение объектов. Устройство описывается через набор характеристик (свойств), а поведение – через набор доступных для объектов операций (методов). Классы можно создавать на основе уже имеющихся, добавляя или переопределяя свойства и методы.

Классы представляют шаблоны, по которым строятся объекты. Объекты – это элементы программы, обладающие схожим набором характеристик и поведением (т.е это элементы, построенные на основе одного класса). Каждый объект имеет некоторое состояние, оно определяется значением всех его свойств. В одной программе могут существовать несколько классов, а объекты разных классов могут взаимодействовать между собой (через методы).

Наследование, extends

Наследование является неотъемлемой частью Java. При использовании наследования принимается во внимание, что новый класс, наследующий свойства базового (родительского) класса имеет все те свойства, которым обладает родитель. В коде используется операнд extends, после которого указывается имя базового класса. Тем самым открывается доступ ко всем полям и методам базового класса.

Используя наследование, можно создать общий "java class", который определяет характеристики, общие для набора связанных элементов. Затем можно наследоваться от него и создать дополнительные классы, для которых определить дополнительные уникальные для них характеристики.

Главный наследуемый класс в Java называют суперклассом super. Наследующий класс называют подклассом. Таким образом подкласс — это специализированная версия суперкласса, которая наследует все свойства суперкласса и добавляет свои собственные уникальные элементы.

Рассмотрим пример описания java class’a студента Student, который имеет имя, фамилию, возраст, и номер группы. Класс студента будем создавать на основе super класса пользователя User, у которого уже определены имя, фамилия и возраст:

Теперь создаем отдельный класс Student, наследующего свойства super класса. При наследовании класса необходимо также переопределить и конструкторы родительского класса :

Ключевое слово extends показывает, что мы наследуемся от класса User.

Ключевое слово super

В конструкторе класса Student мы вызываем конструктор родительского класса через оператор super, передавая ему весь необходимой набор параметров. В Java ключевое слово super обозначает суперкласс, т.е. класс, производным от которого является текущий класс. Ключевое слово super можно использовать для вызова конструктора суперкласса и для обращения к члену суперкласса, скрытому членом подкласса.

Рассмотрим как происходит наследование с точки зрения создания объекта :

Сначала открывается конструктор класса Student, после этого вызывается конструктор суперкласса User, а затем выполняются оставшиеся операции в конструкторе Student. Такая последовательность действий вполне логична и позволяет создавать более сложные объекты на основе более простых.

У суперкласса могут быть несколько перегруженных версий конструкторов, поэтому можно вызывать метод super() с разными параметрами. Программа выполнит тот конструктор, который соответствует указанным аргументам.

Вторая форма ключевого слова super действует подобно ключевому слову this, только при этом мы всегда ссылаемся на суперкласс подкласса, в котором она использована. Общая форма имеет следующий вид:

Здесь член может быть методом либо переменной экземпляра. Подобная форма подходит в тех случаях, когда имена членов подкласса скрывают члены суперкласса с такими же именами.

В результате в консоли мы должны увидеть :

Переопределение методов, Override

Если в иерархии классов имя и сигнатура типа метода подкласса совпадает с атрибутами метода суперкласса, то метод подкласса переопределяет метод суперкласса. Когда переопределённый метод вызывается из своего подкласса, он всегда будет ссылаться на версию этого метода, определённую подклассом. А версия метода из суперкласса будет скрыта.

Если нужно получить доступ к версии переопределённого метода, определённого в суперклассе, то необходимо использовать ключевое слово super.

Не путайте переопределение с перегрузкой. Переопределение метода выполняется только в том случае, если имена и сигнатуры типов двух методов идентичны. В противном случае два метода являются просто перегруженными.

В Java SE5 появилась анотация @Override;. Если необходимо переопределить метод, то используйте @Override, и компилятор выдаст сообщение об ошибке, если вместо переопределения будет случайно выполнена перегрузка.

В Java можно наследоваться только от одного класса.

Инкапсуляция

В информатике инкапсуляцией (лат. en capsula) называется упаковка данных и/или функций в единый объект.

Основой инкапсуляции в Java является класс. Инкапсуляция означает, что поля объекта недоступны его клиентам непосредственно — они скрываются от прямого доступа извне. Инкапсуляция предохраняет данные объекта от нежелательного доступа, позволяя объекту самому управлять доступом к своим данным.

Модификаторы доступа

При описании класса используются модификаторы доступа. Модификаторы доступа можно рассматривать как с позиции инкапсуляции так и наследования. Если рассматривать с позиции инкапсуляции, то модификаторы доступа позволяют ограничить нежелательный доступ к членам класса извне.

Модификатор доступа Область действия
public Без ограничений
private Только из данного класса
protected Из данного класса и его потомков
Без модификатора Для всех классов данного пакета
Читайте также:  Доказать что число является полным квадратом

Открытые члены класса составляют внешнюю функциональность, которая доступна другим классам. Закрытыми (private) обычно объявляются независимые от внешнего функционала члены, а также вспомогательные методы, которые являются лишь деталями реализации и неуниверсальны по своей сути. Благодаря сокрытию реализации класса можно менять внутреннюю логику отдельного класса, не меняя код остальных компонентов системы.

Желательно использовать доступ к свойствам класса только через его методы (принцип bean классов, "POJO"), который позволяет валидировать значения полей, так как прямое обращение к свойствам отслеживать крайне сложно, а значит им могут присваиваться некорректные значения на этапе выполнения программы. Такой принцип относится к управлению инкапсулированными данными и позволяет быстро изменить способ хранения данных. Если данные станут храниться не в памяти, а в файлах или базе данных, то потребуется изменить лишь ряд методов одного класса, а не вводить эту функциональность во все части системы.

Программный код, написанный с использованием принципа инкапсуляции легче отлаживать. Для того чтобы узнать, в какой момент времени и кто изменил свойство интересующего нас объекта, достаточно добавить вывод отладочной информации в тот метод объекта, посредством которого осуществляется доступ к свойству этого объекта. При использовании прямого доступа к свойствам объектов программисту бы пришлось добавлять вывод отладочной информации во все участки кода, где используется интересующий нас объект.

Пример простого описания робота

В представленном примере робота используются наборы методов, начинающие с set и get. Эту пару методов часто называют сеттер/геттер. Данные методы используются для доступа к полям объекта. Наименования метода заканчиваются наименованием поля, начинающееся с ПРОПИСНОЙ буквы.

В методах set мы передаем значение через формальный параметр во внутрь процедуры. В коде процедуры мы присваиваем значение переменной объекта/класса с использованием ключевого слова this.

Использование ключевого слова this необходимо, т.к. наименование формального параметра совпадает с наименованием переменной объекта. Если бы наименования отличались бы, то можно было бы this не использавать.

Полиморфизм, polymorphism

Полиморфизм является одним из фундаментальных понятий в объектно-ориентированном программировании наряду с наследованием и инкапсуляцией. Слово полиморфизм греческого происхождения и означает "имеющий много форм". Чтобы понять, что означает полиморфизм применительно к объектно-ориентированному программированию, рассмотрим пример создания векторного графического редактора, в котором необходимо использовать ряд классов в виде набора графических примитивов — Square, Line, Circle, Triangle, и т.д. У каждого из этих классов необходимо определить метод draw для отображения соответствующего примитива на экране.

Очевидно, придется написать некоторый код, который для изображения рисунка будет последовательно перебирать все примитивы, которые необходимо вывести на экран, и вызывать метод draw у каждого из них.

Человек, незнакомый с полиморфизмом, вероятнее всего создаст несколько массивов: отдельный массив для каждого типа примитивов и напишет код, который последовательно переберет элементы из каждого массива и вызовет у каждого элемента метод draw. В результате получится примерно следующий код:

Недостатком написанного выше кода является дублирование практически идентичного кода для отображения каждого типа примитивов. Также неудобно то, что при дальнейшей модернизации нашего графического редактора и добавлении возможности рисовать новые типы графических примитивов, например Text, Star и т.д., при таком подходе придется менять уже существующий код и добавлять в него определения новых массивов, а также обработку элементов, содержащихся в них.

Используя полиморфизм, можно значительно упростить реализацию подобной функциональности. Прежде всего, создадим общий родительский класс Shape для всех наших классов.

После этого мы создаем различные классы-наследники: Square (Квадрат), Line (Линия), Сircle (круг) и Triangle (Треугольник):

В наследниках у нас переопределен метод draw. В результате получили иерархию классов, которая изображена на рисунке.

Теперь проверим удивительную возможность полиморфизма:

В консоль будут выведены следующие строки:

Таким образом каждый класс-наследник вызвал именно свой метод draw, вместо того, чтобы вызвать метод draw из родительского класса Shape.

Полиморфизм — положение теории типов, согласно которому имена (например, переменных) могут обозначать объекты разных, но имеющих общего родителя, классов. Следовательно, любой объект, обозначаемый полиморфным именем, может посвоему реагировать на некий общий набор операций.

Перегрузка метода, overload

В процедурном программировании тоже существует понятие полиморфизма, которое отличается от рассмотренного механизма в ООП. Процедурный полиморфизм предполагает возможность создания нескольких процедур или функций с одинаковым именем, но разными количеством или типами передаваемых параметров. Такие одноименные функции называются перегруженными, а само явление — перегрузкой (overload). Перегрузка функций существует и в ООП и называется перегрузкой методов. Примером использования перегрузки методов в языке Java может служить класс PrintWriter, который используется в частности для вывода сообщений на консоль. Этот класс имеет множество методов println, которые различаются типами и/или количеством входных параметров. Вот лишь несколько из них:

Читайте также:  Игровой ноутбук razer blade

Все языки OOP, включая С++, основаны на трёх основополагающих концепциях, называемых инкапсуляцией, полиморфизмом и наследованием. Рассмотрим эти концепции.

1. Инкапсуляция

Инкапсуляция (encapsulation) — это механизм, который объединяет данные и код, манипулирующий зтими данными, а также защищает и то, и другое от внешнего вмешательства или неправильного использования. В объектно-ориентированном программировании код и данные могут быть объединены вместе; в этом случае говорят, что создаётся так называемый "чёрный ящик". Когда коды и данные объединяются таким способом, создаётся объект (object). Другими словами, объект — это то, что поддерживает инкапсуляцию.

Внутри объекта коды и данные могут быть закрытыми (private). Закрытые коды или данные доступны только для других частей этого объекта. Таким образом, закрытые коды и данные недоступны для тех частей программы, которые существуют вне объекта. Если коды и данные являются открытыми, то, несмотря на то, что они заданы внутри объекта, они доступны и для других частей программы. Характерной является ситуация, когда открытая часть объекта используется для того, чтобы обеспечить контролируемый интерфейс закрытых элементов объекта.

На самом деле объект является переменной определённого пользователем типа. Может показаться странным, что объект, который объединяет коды и данные, можно рассматривать как переменную. Однако применительно к объектно-ориентированному программированию это именно так. Каждый элемент данных такого типа является составной переменной.

2. Полиморфизм

Полиморфизм (polymorphism) (от греческого polymorphos) — это свойство, которое позволяет одно и то же имя использовать для решения двух или более схожих, но технически разных задач. Целью полиморфизма, применительно к объектно-ориентированному программированию, является использование одного имени для задания общих для класса действий. Выполнение каждого конкретного действия будет определяться типом данных. Например для языка Си, в котором полиморфизм поддерживается недостаточно, нахождение абсолютной величины числа требует трёх различных функций: abs(), labs() и fabs(). Эти функции подсчитывают и возвращают абсолютную величину целых, длинных целых и чисел с плавающей точкой соответственно. В С++ каждая из этих функций может быть названа abs(). Тип данных, который используется при вызове функции, определяет, какая конкретная версия функции действительно выполняется. В С++ можно использовать одно имя функции для множества различных действий. Это называется перегрузкой функций (function overloading).

В более общем смысле, концепцией полиморфизма является идея "один интерфейс, множество методов". Это означает, что можно создать общий интерфейс для группы близких по смыслу действий. Преимуществом полиморфизма является то, что он помогает мнижать сложность программ, разрешая использование того же интерфейса для задания единого класса действий. Выбор же конкретного действия, в зависимости от ситуации, возлагается на компилятор. Вам, как программисту, не нужно делать этот выбор самому. Нужно только помнить и использовать общий интерфейс. Пример из предыдущего абзаца показывает, как, имея три имени для функции определения абсолютной величины числа вместо одного, обычная задача становится более сложной, чем это действительно необходимо.

Полиморфизм может применяться также и к операторам. Фактически во всех языках программирования ограниченно применяется полиморфизм, например, в арифметических операторах. Так, в Си, символ + используется для складывания целых, длинных целых, символьных переменных и чисел с плавающей точкой. В этом случае компилятор автоматически определяет, какой тип арифметики требуется. В С++ вы можете применить эту концепцию и к другим, заданным вами, типам данных. Такой тип полиморфизма называется перегрузкой операторов (operator overloading).

Ключевым в понимании полиморфизма является то, что он позволяет вам манипулировать объектами различной степени сложности путём создания общего для них стандартного интерфейса для реализации похожих действий.

3. Наследовние

Наследование (inheritance) — это процесс, посредством которого один объект может приобретать свойства другого. Точнее, объект может наследовать основные свойства другого объекта и добавлять к ним черты, характерные только для него. Наследование является важным, поскольку оно позволяет поддерживать концепцию иерархии классов (hierarchical classification). Применение иерархии классов делает управляемыми большие потоки информации. Например, подумайте об описании жилого дома. Дом — это часть общего класса, называемого строением. С другой стороны, строение — это часть более общего класса — конструкции, который является частью ещё более общего класса объектов, который можно назвать созданием рук человека. В каждом случае порождённый класс наследует все, связанные с родителем, качества и добавляет к ним свои собственные определяющие характеристики. Без использования иерархии классов, для каждого объекта пришлось бы задать все характеристики, которые бы исчерпывающи его определяли. Однако при использовании наследования можно описать объект путём определения того общего класса (или классов), к которому он относится, с теми специальными чертами, которые делают объект уникальным. Наследование играет очень важную роль в OOP.

Читайте также:  Как удалить кастомную прошивку

Я запутался в понятиях наследования и полиморфизма. Я имею в виду, в чем разница между повторным использованием кода и переопределением функций? Невозможно ли повторно использовать функцию родительского класса, используя концепцию наследования, или же невозможно переопределить переменные родительского класса, используя полиморфизм. Там, кажется, мало разницы для меня.

Я сомневаюсь в разнице между повторным использованием кода и переопределением функций.

Решение

Начнем с вашего примера.

Наследование: здесь вы наследуете класс B из класса A, это означает, что вы можете получить доступ ко всем его открытым переменным и методу.

Здесь вы используете переменную a из class A вы используете переменную a в class B тем самым достигая повторного использования кода.

Полиморфизм имеет дело с тем, как программа вызывает метод в зависимости от того, что она должна выполнять: в вашем примере вы переопределяете метод get() из class A с методом get() из class B , Поэтому, когда вы создаете экземпляр класса B и вызываете метод get, вы получите ‘hi’ в консоли нет ‘welcome’

Другие решения

функция наследование позволяет абстрагировать поведение от «более конкретного» производного класса (классов) до «более абстрактного» базового класса. (Это аналогично факторизации в базовой математике и алгебре.) В этом контексте более абстрактное просто означает, что указано меньше деталей. Ожидается, что производные классы будут простираться (или добавить в) то, что указано в базовом классе. Например:

Обратите внимание, что в приведенном выше примере, getCommonProperty() а также setCommonProperty(int) наследуются от CommonBase класс, и может быть использован в экземплярах объектов типа Subtype1 а также Subtype2 , Итак, у нас есть наследство, но у нас еще нет полиморфизма (как будет объяснено ниже).

Вы можете или не хотите создавать экземпляры объектов базового класса, но вы все равно можете использовать его для сбора / определения поведения (методов) и свойств (полей), которые наследуют все производные классы. Так что в отношении повторное использование кода, если у вас есть более одного типа производного класса, который имеет общее поведение, вы можете указать это поведение только один раз в базовом классе, а затем «повторно использовать» его во всех производных классах, не копируя его. Например, в приведенном выше коде спецификации getCommmonProperty() а также setCommonProperty(int) можно сказать, что может быть использован каждым Subtype# класс, потому что методы не должны быть переписаны для каждого.

Полиморфизм связано, но это подразумевает больше. По сути, это означает, что вы можете обрабатывать объекты, принадлежащие к разным классам, одинаково, поскольку все они являются производными (расширяют) общего базового класса. Чтобы это было действительно полезно, язык должен поддерживать виртуальный наследование. Это означает, что сигнатуры функций могут быть одинаковыми для нескольких производных классов (т. Е. Сигнатура является частью общего абстрактного базового класса), но будет выполнять разные функции в зависимости от конкретного типа объекта.

Таким образом, изменив приведенный выше пример, чтобы добавить к CommonBase (но сохраняя Subtype1 а также Subtype2 так же, как прежде):

Обратите внимание, что doSomething() объявляется здесь как чисто виртуальная функция в CommonBase (что означает, что вы никогда не сможете создать CommonBase возражать напрямую — это не должно быть так, я просто сделал это, чтобы все было просто). Но теперь, если у вас есть указатель на CommonBase объект, который может быть или Subtype1 или же Subtype2 , ты можешь позвонить doSomething() в теме. Это будет делать что-то разные в зависимости от типа объекта. Это полиморфизм.

С точки зрения примера кода, который вы предоставили в вопросе, причина get() называется «переопределение», потому что поведение, указанное в B::get() версия метода имеет приоритет над («переопределяет») поведением, указанным в A::get() версия метода, если вы звоните get() на примере B объект (даже если вы делаете это через A* потому что метод был объявлен virtual в классе A ).

Наконец, ваш другой комментарий / вопрос о «повторном использовании кода» там не совсем работает, как вы его указали (поскольку он не в методе), но я надеюсь, что будет понятно, если вы обратитесь к тому, что я написал выше. Когда вы наследуете поведение от общего базового класса и вам нужно написать код для этого поведения только один раз (в базовом классе), а затем все производные классы могут использовать его, тогда это можно рассматривать как тип «повторного использования кода».

Вы можете иметь параметрический полиморфизм без наследования. В C ++ это реализовано с использованием шаблонов. Вики статья:

Ссылка на основную публикацию
Формула частота в excel
При анализе данных периодически возникает задача подсчитать количество значений, попадающих в заданные интервалы "от и до" (в статистике их называют...
Уравнение плоскости по двум пересекающимся прямым
УСЛОВИЕ: Составить уравнение плоскости, проходящей через две параллельные прямые x-2/3=y+1/2=z-3/-2 x-1/3=y-2/2=z+3/-2 Добавил yelymcheav , просмотры: ☺ 1976 ⌚ 2019-05-14 15:35:56....
Уравнение баланса мощностей формула
При решений электротехнических задач, часто нужно проверить правильность найденных значений. Для этого в науке ТОЭ, существует так называемый баланс мощностей....
Формула тейлора с остатком в форме пеано
Формулировка: Если существует , то представима в следующем виде: Это выражение называется формулой Тейлора с остаточным членом в форме Пеано...
Adblock detector