Полиморфизм

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 оно означает приме­нительно к объектно-ориентированному программированию, рассмот­рим пример.

Предположим, мы хотим создать векторный графический редактор, в котором нам нужно описать в виде классов набор графических прими­тивов - Point, Line, Circle, Box и т.д. У каждого из этих классов определим метод draw для отображения соответствующего примитива на экране.

Очевидно, придется написать код, который при необходимости ото­бразить рисунок будет последовательно перебирать все примитивы, на момент обрисовки находящиеся на экране, 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:

//создание пустого массива, который может содержать //объекты Point с максимальным объемом 1000 Point[] р = new Point[1000];

Line[] I = new Line[1000]; Circle[] c= new Circle[1000]; Box[l b = new Box[ 1000];

//предположим, в этом месте происходит заполнение

// всех массивов соответствующими объектами

for(int i = 0; i < p.length;i++) { //цикл с перебором всех ячеек массива.

//вызов метода draw() в случае,

// если ячейка не пустая.

if(p[i]!=null) p.drawO; }

for(int i = 0; i < l.length;i++) {

if(l[i]!=null)l.draw(); }

for(int i = 0; i < c.length;i++) {

if(c[i]!=null)c.draw(); }

for(int I = 0; i < b.length;i++) {

if(b[i]!=null)b.draw(); }

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 существующий код и добавлять в него определения новых массивов, а так­же обработку содержащихся в них элементов.

Используя полиморфизм, мы можем значительно упростить реали­зацию подобной функциональности. Прежде всего, создадим общий ро­дительский класс для всех наших классов. Пусть таким классом будет Point. В результате получим иерархию классов, которая изображена на рисунке 2.3.

У каждого из дочерних классов метод draw переопределен таким об­разом, чтобы отображать экземпляры каждого класса соответствующим образом.

Для описанной выше иерархии классов, используя полиморфизм, можно написать следующий код:

Point р[] = new Point[1000]; P[0] = newCircle();

р[1] = newPointO; р[2] = newBox(); р[3] = newLine();

for(int i = 0; i < p.length;i++) {

if(p[i]!=null) p.drawO; }

В описанном выше примере массив р[] может содержать любые объ­екты, порожденные от наследников класса Point. При вызове какого-либо метода у любого из элементов этого массива будет выполнен метод того объекта, который содержится в ячейке массива. Например, если в ячейке р[0] находится объект Circle, то при вызове метода draw следующим образом:

p[0].draw{) нарисуется круг, а не точка.

В заключение приведем формальное определение полиморфизма.

Полиморфизм (ро1утофЫ8т) — положение теории типов, согласно которому имена (например, переменных) могут обозначать объекты раз­ных (но имеющих общего родителя) классов. Следовательно, любой объ­ект, обозначаемый полиморфным именем, может по-своему реагировать на некий общий набор операций [2].

В процедурном программировании тоже существует понятие полимор­физма, которое отличается от рассмотренного механизма в ООП. Процедур­ный полиморфизм предполагает возможность создания нескольких проце­дур или функций с одним и тем же именем, но разным количеством или раз-

личными типами передаваемых параметров. Такие одноименные функции называются перегруженными, а само явление — перегрузкой (overloading). Перегрузка функций существует и в ООП и называется перегрузкой методов. Примером использования перегрузки методов в языке Java может служить класс PrIntWriter, который применяется, в частности, для вывода сообщений на консоль. Этот класс имеет множество методов printin, ко­торые различаются типами и/или количеством входных параметров. Вотлишь несколько из них:

void println{) // переход на новую строку

void println(boolean х) // выводит значение булевской

// переменной (true или false) void println(String х) // выводит строку - значение

//текстового параметра.

Определенные сложности возникают при вызове перегруженных методов. В Java существуют специальные правила, которые позволяют решать эту проблему. Они будут рассмотрены в соответствующей лекции.