Question

知道 Java 里绑定的所有方法都通过后期绑定具有多形性以后，就可以相应地编写自己的代码，令其与基础类沟通。此时，所有的衍生类都保证能用相同的代码正常地工作。或者换用另一种方法，我们可以“将一条消息发给一个对象，让对象自行判断要做什么事情。”

在面向对象的程序设计中，有一个经典的“形状”例子。由于它很容易用可视化的形式表现出来，所以经常都用它说明问题。但很不幸的是，它可能误导初学者认为 OOP 只是为图形化编程设计的，这种认识当然是错误的。

形状例子有一个基础类，名为 Shape；另外还有大量衍生类型：Circle（圆形），Square（方形），Triangle（三角形）等等。大家之所以喜欢这个例子，因为很容易理解“圆属于形状的一种类型”等概念。下面这幅继承图向我们展示了它们的关系：

上溯造型可用下面这个语句简单地表现出来：

Shape s = new Circle();

在这里，我们创建了 Circle 对象，并将结果句柄立即赋给一个 Shape。这表面看起来似乎属于错误操作（将一种类型分配给另一个），但实际是完全可行的——因为按照继承关系，Circle 属于 Shape 的一种。因此编译器认可上述语句，不会向我们提示一条出错消息。

当我们调用其中一个基础类方法时（已在衍生类里覆盖）：

s.draw();

同样地，大家也许认为会调用 Shape 的 draw()，因为这毕竟是一个 Shape 句柄。那么编译器怎样才能知道该做其他任何事情呢？但此时实际调用的是 Circle.draw()，因为后期绑定已经介入（多形性）。

下面这个例子从一个稍微不同的角度说明了问题：

//: Shapes.java
// Polymorphism in Java

class Shape { 
  void draw() {}
  void erase() {} 
}

class Circle extends Shape {
  void draw() { 
    System.out.println("Circle.draw()"); 
  }
  void erase() { 
    System.out.println("Circle.erase()"); 
  }
}

class Square extends Shape {
  void draw() { 
    System.out.println("Square.draw()"); 
  }
  void erase() { 
    System.out.println("Square.erase()"); 
  }
}

class Triangle extends Shape {
  void draw() { 
    System.out.println("Triangle.draw()"); 
  }
  void erase() { 
    System.out.println("Triangle.erase()");
  }
}

public class Shapes {
  public static Shape randShape() {
    switch((int)(Math.random() * 3)) {
      default: // To quiet the compiler
      case 0: return new Circle();
      case 1: return new Square();
      case 2: return new Triangle();
    }
  }
  public static void main(String[] args) {
    Shape[] s = new Shape[9];
    // Fill up the array with shapes:
    for(int i = 0; i < s.length; i++)
      s[i] = randShape();
    // Make polymorphic method calls:
    for(int i = 0; i < s.length; i++)
      s[i].draw();
  }
} ///:~

针对从 Shape 衍生出来的所有东西，Shape 建立了一个通用接口——也就是说，所有（几何）形状都可以描绘和删除。衍生类覆盖了这些定义，为每种特殊类型的几何形状都提供了独一无二的行为。

在主类 Shapes 里，包含了一个 static 方法，名为 randShape()。它的作用是在每次调用它时为某个随机选择的 Shape 对象生成一个句柄。请注意上溯造型是在每个 return 语句里发生的。这个语句取得指向一个 Circle，Square 或者 Triangle 的句柄，并将其作为返回类型 Shape 发给方法。所以无论什么时候调用这个方法，就绝对没机会了解它的具体类型到底是什么，因为肯定会获得一个单纯的 Shape 句柄。

main() 包含了 Shape 句柄的一个数组，其中的数据通过对 randShape() 的调用填入。在这个时候，我们知道自己拥有 Shape，但不知除此之外任何具体的情况（编译器同样不知）。然而，当我们在这个数组里步进，并为每个元素调用 draw() 的时候，与各类型有关的正确行为会魔术般地发生，就象下面这个输出示例展示的那样：

Circle.draw()
Triangle.draw()
Circle.draw()
Circle.draw()
Circle.draw()
Square.draw()
Triangle.draw()
Square.draw()
Square.draw()

当然，由于几何形状是每次随机选择的，所以每次运行都可能有不同的结果。之所以要突出形状的随机选择，是为了让大家深刻体会这一点：为了在编译的时候发出正确的调用，编译器毋需获得任何特殊的情报。对 draw() 的所有调用都是通过动态绑定进行的。