对子类实例使用超类类型

Question

我知道这个问题被问了很多，但在我看来，通常的答案远不能令人满意。

给定以下类层次结构：

class SuperClass{}
class SubClass extends SuperClass{}

为什么人们使用这种模式来实例化子类：

SuperClass instance = new SubClass();

而不是这个：

SubClass instance = new SubClass();

现在，我看到的通常答案是，这是为了将 instance 作为参数发送给需要 SuperClass 实例的方法，如下所示：

void aFunction(SuperClass param){}

//somewhere else in the code...
...
aFunction(instance);
...

但是我可以将 SubClass 的实例发送到 aFunction 而不管保存它的变量的类型！这意味着以下代码将编译并运行而不会出现错误（假设之前提供的 aFunction 定义）：

SubClass instance = new SubClass();
aFunction(instance);

事实上，AFAIK 变量类型在运行时是没有意义的。它们仅供编译器使用！

将变量定义为 SuperClass 的另一个可能原因是，如果它有几个不同的子类，并且该变量应该在运行时切换它对其中几个的引用，但例如我只在类中看到了这种情况（不是超级，不是子。只是类）。绝对不足以要求通用模式...

Answer 1

这种编码的主要论点是因为Liskov Substituion Principle，它指出如果X 是T 类型的子类型，那么T 的任何实例都应该能够被替换为X。

这样做的好处很简单。假设我们有一个具有属性文件的程序，如下所示：

mode="Run"

你的程序看起来像这样：

public void Program
{
    public Mode mode;

    public static void main(String[] args)
    {
        mode = Config.getMode();
        mode.run();
    }
}

简单地说，这个程序将使用配置文件来定义这个程序启动的模式。在Config 类中，getMode() 可能如下所示：

public Mode getMode()
{
    String type = getProperty("mode"); // Now equals "Run" in our example.

    switch(type)
    {
       case "Run": return new RunMode();
       case "Halt": return new HaltMode();  
    }
}

为什么这不起作用

现在，因为您有一个Mode 类型的引用，您可以通过简单地更改mode 属性的值来完全更改程序的功能。如果您有public RunMode mode，您将无法使用此类功能。

为什么这是一件好事

这种模式非常流行，因为它为程序打开了可扩展性。这意味着如果作者希望实现这种功能，这种类型的理想功能可以通过最少的更改来实现。我的意思是，来吧。您更改配置文件中的一个单词并完全改变程序流程，而无需编辑任何一行代码。这是可取的。

Answer 2

在许多情况下，这并不重要，但被认为是好的风格。 您将提供给参考用户的信息限制为必要的信息，即它是SuperClass 类型的实例。变量是否引用 SuperClass 或 SubClass 类型的对象并不（也不应该）重要。

更新：

对于从未用作参数等的局部变量也是如此。 正如我所说，这通常无关紧要，但被认为是好的样式，因为您可能稍后更改变量以保存参数或超类型的另一个子类型。在这种情况下，如果您首先使用子类型，则您的进一步代码（在该单一范围内，例如方法）可能意外地依赖于一个特定子类型的 API 并更改变量以保存另一种类型可能会破坏您的代码。

我将扩展 Chris 的示例：

考虑你有以下几点：

RunMode mode = new RunMode();

...

您现在可能会依赖 mode 是 RunMode 这一事实。

但是，稍后您可能希望将该行更改为：

RunMode mode = Config.getMode(); //breaks

糟糕，无法编译。好的，让我们改变它。

Mode mode = Config.getMode(); 

该行现在可以编译，但您的进一步代码可能会中断，因为您不小心将mode 视为RunMode 的一个实例。请注意，它可能会编译，但可能会在运行时中断或破坏您的逻辑。

Answer 3

SuperClass instance = new SubClass1()

几行之后，你可以做instance = new SubClass2();

但如果你写，SubClass1 instance = new SubClass1();

几行之后，你不能做instance = new SubClass2()

Answer 4

称为多态，是对子类对象的超类引用。

In fact, AFAIK variable types are meaningless at runtime. They are used 
only by the compiler!

不知道你是从哪里读到的。在编译时，编译器只知道引用类型的类（如您所说，在多态的情况下是超类）。在运行时，java 知道 Object(.getClass()) 的实际类型。在编译时，java 编译器只检查调用的方法定义是否在引用类型的类中。调用哪个方法（函数重载）在运行时根据对象的实际类型确定。

Why polymorphism?

好吧，谷歌可以找到更多，但这里是一个例子。你有一个常用的方法draw(Shape s)。现在形状可以是Rectangle、Circle 任何CustomShape。如果您不在draw() 方法中使用形状引用，您将不得不为每种形状类型（子类）创建不同的方法。

Answer 5

这是从设计的角度来看，您将拥有一个超类，并且可以有多个子类来扩展功能。

必须编写子类的实现者只需关注要覆盖哪些方法