Хотя Полиморфизм уже подробно описан в этом посте, но я бы хотел больше подчеркнуть, почему его часть.
Почему полиморфизм так важен в любом языке ООП.
Давайте попробуем создать простое приложение для телевизора с наследованием / полиморфизмом и без него. Размещая каждую версию приложения, мы делаем небольшую ретроспективу.
Предположим, вы инженер по программному обеспечению в телекомпании, и вас просят написать программное обеспечение для контроллеров громкости, яркости и цвета для увеличения и уменьшения их значений по команде пользователя.
Вы начинаете с написания классов для каждой из этих функций, добавляя
- set: - Для установки значения контроллера. (Предположим, это имеет специальный код контроллера)
- get: - Чтобы получить значение контроллера. (Предположим, это имеет специальный код контроллера)
- настроить: - Для проверки входа и настройки контроллера. (Общая проверка ... независимо от контроллеров)
- Отображение пользовательского ввода с контроллерами: - Чтобы получить пользовательский ввод и соответственно вызывать контроллеры.
Версия приложения 1
import java.util.Scanner;
class VolumeControllerV1 {
private int value;
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of VolumeController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of VolumeController \t"+this.value);
}
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
class BrightnessControllerV1 {
private int value;
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of BrightnessController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of BrightnessController \t"+this.value);
}
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
class ColourControllerV1 {
private int value;
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of ColourController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of ColourController \t"+this.value);
}
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
/*
* There can be n number of controllers
* */
public class TvApplicationV1 {
public static void main(String[] args) {
VolumeControllerV1 volumeControllerV1 = new VolumeControllerV1();
BrightnessControllerV1 brightnessControllerV1 = new BrightnessControllerV1();
ColourControllerV1 colourControllerV1 = new ColourControllerV1();
OUTER: while(true) {
Scanner sc=new Scanner(System.in);
System.out.println(" Enter your option \n Press 1 to increase volume \n Press 2 to decrease volume");
System.out.println(" Press 3 to increase brightness \n Press 4 to decrease brightness");
System.out.println(" Press 5 to increase color \n Press 6 to decrease color");
System.out.println("Press any other Button to shutdown");
int button = sc.nextInt();
switch (button) {
case 1: {
volumeControllerV1.adjust(5);
break;
}
case 2: {
volumeControllerV1.adjust(-5);
break;
}
case 3: {
brightnessControllerV1.adjust(5);
break;
}
case 4: {
brightnessControllerV1.adjust(-5);
break;
}
case 5: {
colourControllerV1.adjust(5);
break;
}
case 6: {
colourControllerV1.adjust(-5);
break;
}
default:
System.out.println("Shutting down...........");
break OUTER;
}
}
}
}
Теперь у вас есть первая версия рабочего приложения, готовая к развертыванию. Время проанализировать проделанную работу.
Проблемы в приложении TV версии 1
- Код корректировки (int value) дублируется во всех трех классах. Вы хотели бы минимизировать дублирование кода. (Но вы не думали об общем коде и перемещении его в какой-то суперкласс, чтобы избежать дублирования кода)
Вы решаете жить с этим, пока ваше приложение работает должным образом.
Через некоторое время ваш босс возвращается к вам и просит добавить функцию сброса в существующее приложение. Сброс установит все три контроллера на их соответствующие значения по умолчанию.
Вы начинаете писать новый класс (ResetFunctionV2) для новой функциональности и сопоставляете код отображения пользовательского ввода для этой новой функции.
Версия приложения 2
import java.util.Scanner;
class VolumeControllerV2 {
private int defaultValue = 25;
private int value;
int getDefaultValue() {
return defaultValue;
}
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of VolumeController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of VolumeController \t"+this.value);
}
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
class BrightnessControllerV2 {
private int defaultValue = 50;
private int value;
int get() {
return value;
}
int getDefaultValue() {
return defaultValue;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of BrightnessController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of BrightnessController \t"+this.value);
}
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
class ColourControllerV2 {
private int defaultValue = 40;
private int value;
int get() {
return value;
}
int getDefaultValue() {
return defaultValue;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of ColourController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of ColourController \t"+this.value);
}
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
class ResetFunctionV2 {
private VolumeControllerV2 volumeControllerV2 ;
private BrightnessControllerV2 brightnessControllerV2;
private ColourControllerV2 colourControllerV2;
ResetFunctionV2(VolumeControllerV2 volumeControllerV2, BrightnessControllerV2 brightnessControllerV2, ColourControllerV2 colourControllerV2) {
this.volumeControllerV2 = volumeControllerV2;
this.brightnessControllerV2 = brightnessControllerV2;
this.colourControllerV2 = colourControllerV2;
}
void onReset() {
volumeControllerV2.set(volumeControllerV2.getDefaultValue());
brightnessControllerV2.set(brightnessControllerV2.getDefaultValue());
colourControllerV2.set(colourControllerV2.getDefaultValue());
}
}
/*
* so on
* There can be n number of controllers
*
* */
public class TvApplicationV2 {
public static void main(String[] args) {
VolumeControllerV2 volumeControllerV2 = new VolumeControllerV2();
BrightnessControllerV2 brightnessControllerV2 = new BrightnessControllerV2();
ColourControllerV2 colourControllerV2 = new ColourControllerV2();
ResetFunctionV2 resetFunctionV2 = new ResetFunctionV2(volumeControllerV2, brightnessControllerV2, colourControllerV2);
OUTER: while(true) {
Scanner sc=new Scanner(System.in);
System.out.println(" Enter your option \n Press 1 to increase volume \n Press 2 to decrease volume");
System.out.println(" Press 3 to increase brightness \n Press 4 to decrease brightness");
System.out.println(" Press 5 to increase color \n Press 6 to decrease color");
System.out.println(" Press 7 to reset TV \n Press any other Button to shutdown");
int button = sc.nextInt();
switch (button) {
case 1: {
volumeControllerV2.adjust(5);
break;
}
case 2: {
volumeControllerV2.adjust(-5);
break;
}
case 3: {
brightnessControllerV2.adjust(5);
break;
}
case 4: {
brightnessControllerV2.adjust(-5);
break;
}
case 5: {
colourControllerV2.adjust(5);
break;
}
case 6: {
colourControllerV2.adjust(-5);
break;
}
case 7: {
resetFunctionV2.onReset();
break;
}
default:
System.out.println("Shutting down...........");
break OUTER;
}
}
}
}
Итак, ваше приложение готово с функцией сброса. Но теперь вы начинаете понимать, что
Проблемы в приложении TV версии 2
- Если в продукт введен новый контроллер, необходимо изменить код функции сброса.
- Если счетчик контроллера вырастет очень высоко, у вас возникнет проблема с удержанием ссылок на контроллеры.
- Сброс кода функции тесно связан со всем кодом класса контроллеров (для получения и установки значений по умолчанию).
- Сбросить класс пространственных объектов (ResetFunctionV2) может получить доступ к другому методу класса Controller (настроить), что нежелательно.
В то же время вы слышите от своего босса, что вам, возможно, придется добавить функцию, при которой каждому контроллеру при запуске необходимо проверять наличие последней версии драйвера из хранилища драйверов компании через Интернет.
Теперь вы начинаете думать, что эта новая функция, которая будет добавлена, похожа на функцию сброса, и проблемы приложения (V2) будут умножены, если вы не будете повторно учитывать свое приложение.
Вы начинаете думать об использовании наследования, чтобы воспользоваться преимуществами полиморфной способности JAVA, и добавляете новый абстрактный класс (ControllerV3) к
- Объявите подпись метода get и set.
- Содержит реализацию метода настройки, которая ранее была реплицирована среди всех контроллеров.
- Объявите метод setDefault, чтобы можно было легко реализовать функцию сброса, используя полиморфизм.
С этими улучшениями у вас есть готовая версия ТВ-приложения 3.
Версия приложения 3
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
abstract class ControllerV3 {
abstract void set(int value);
abstract int get();
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
abstract void setDefault();
}
class VolumeControllerV3 extends ControllerV3 {
private int defaultValue = 25;
private int value;
public void setDefault() {
set(defaultValue);
}
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of VolumeController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of VolumeController \t"+this.value);
}
}
class BrightnessControllerV3 extends ControllerV3 {
private int defaultValue = 50;
private int value;
public void setDefault() {
set(defaultValue);
}
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of BrightnessController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of BrightnessController \t"+this.value);
}
}
class ColourControllerV3 extends ControllerV3 {
private int defaultValue = 40;
private int value;
public void setDefault() {
set(defaultValue);
}
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of ColourController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of ColourController \t"+this.value);
}
}
class ResetFunctionV3 {
private List<ControllerV3> controllers = null;
ResetFunctionV3(List<ControllerV3> controllers) {
this.controllers = controllers;
}
void onReset() {
for (ControllerV3 controllerV3 :this.controllers) {
controllerV3.setDefault();
}
}
}
/*
* so on
* There can be n number of controllers
*
* */
public class TvApplicationV3 {
public static void main(String[] args) {
VolumeControllerV3 volumeControllerV3 = new VolumeControllerV3();
BrightnessControllerV3 brightnessControllerV3 = new BrightnessControllerV3();
ColourControllerV3 colourControllerV3 = new ColourControllerV3();
List<ControllerV3> controllerV3s = new ArrayList<>();
controllerV3s.add(volumeControllerV3);
controllerV3s.add(brightnessControllerV3);
controllerV3s.add(colourControllerV3);
ResetFunctionV3 resetFunctionV3 = new ResetFunctionV3(controllerV3s);
OUTER: while(true) {
Scanner sc=new Scanner(System.in);
System.out.println(" Enter your option \n Press 1 to increase volume \n Press 2 to decrease volume");
System.out.println(" Press 3 to increase brightness \n Press 4 to decrease brightness");
System.out.println(" Press 5 to increase color \n Press 6 to decrease color");
System.out.println(" Press 7 to reset TV \n Press any other Button to shutdown");
int button = sc.nextInt();
switch (button) {
case 1: {
volumeControllerV3.adjust(5);
break;
}
case 2: {
volumeControllerV3.adjust(-5);
break;
}
case 3: {
brightnessControllerV3.adjust(5);
break;
}
case 4: {
brightnessControllerV3.adjust(-5);
break;
}
case 5: {
colourControllerV3.adjust(5);
break;
}
case 6: {
colourControllerV3.adjust(-5);
break;
}
case 7: {
resetFunctionV3.onReset();
break;
}
default:
System.out.println("Shutting down...........");
break OUTER;
}
}
}
}
Хотя большинство проблем, перечисленных в списке проблем V2, были устранены, кроме
Проблемы в приложении TV версии 3
- ResEКласс пространственных объектов (ResetFunctionV3) может обращаться к другому методу класса Controller (настроить), что нежелательно.
Опять же, вы думаете о решении этой проблемы, так как теперь у вас есть еще одна функция (обновление драйвера при запуске), которая также будет реализована. Если вы не исправите это, он также будет перенесен на новые функции.
Таким образом, вы разделяете контракт, определенный в абстрактном классе, и пишете 2 интерфейса для
- Функция сброса.
- Обновление драйвера.
И пусть ваш первый конкретный класс реализует их, как показано ниже
Версия приложения 4
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
interface OnReset {
void setDefault();
}
interface OnStart {
void checkForDriverUpdate();
}
abstract class ControllerV4 implements OnReset,OnStart {
abstract void set(int value);
abstract int get();
void adjust(int value) {
int temp = this.get();
if(((value > 0) && (temp >= 100)) || ((value < 0) && (temp <= 0))) {
System.out.println("Can not adjust any further");
return;
}
this.set(temp + value);
}
}
class VolumeControllerV4 extends ControllerV4 {
private int defaultValue = 25;
private int value;
@Override
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of VolumeController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of VolumeController \t"+this.value);
}
@Override
public void setDefault() {
set(defaultValue);
}
@Override
public void checkForDriverUpdate() {
System.out.println("Checking driver update for VolumeController .... Done");
}
}
class BrightnessControllerV4 extends ControllerV4 {
private int defaultValue = 50;
private int value;
@Override
int get() {
return value;
}
@Override
void set(int value) {
System.out.println("Old value of BrightnessController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of BrightnessController \t"+this.value);
}
@Override
public void setDefault() {
set(defaultValue);
}
@Override
public void checkForDriverUpdate() {
System.out.println("Checking driver update for BrightnessController .... Done");
}
}
class ColourControllerV4 extends ControllerV4 {
private int defaultValue = 40;
private int value;
@Override
int get() {
return value;
}
void set(int value) {
System.out.println("Old value of ColourController \t"+this.value);
this.value = value;
System.out.println("New value of ColourController \t"+this.value);
}
@Override
public void setDefault() {
set(defaultValue);
}
@Override
public void checkForDriverUpdate() {
System.out.println("Checking driver update for ColourController .... Done");
}
}
class ResetFunctionV4 {
private List<OnReset> controllers = null;
ResetFunctionV4(List<OnReset> controllers) {
this.controllers = controllers;
}
void onReset() {
for (OnReset onreset :this.controllers) {
onreset.setDefault();
}
}
}
class InitializeDeviceV4 {
private List<OnStart> controllers = null;
InitializeDeviceV4(List<OnStart> controllers) {
this.controllers = controllers;
}
void initialize() {
for (OnStart onStart :this.controllers) {
onStart.checkForDriverUpdate();
}
}
}
/*
* so on
* There can be n number of controllers
*
* */
public class TvApplicationV4 {
public static void main(String[] args) {
VolumeControllerV4 volumeControllerV4 = new VolumeControllerV4();
BrightnessControllerV4 brightnessControllerV4 = new BrightnessControllerV4();
ColourControllerV4 colourControllerV4 = new ColourControllerV4();
List<ControllerV4> controllerV4s = new ArrayList<>();
controllerV4s.add(brightnessControllerV4);
controllerV4s.add(volumeControllerV4);
controllerV4s.add(colourControllerV4);
List<OnStart> controllersToInitialize = new ArrayList<>();
controllersToInitialize.addAll(controllerV4s);
InitializeDeviceV4 initializeDeviceV4 = new InitializeDeviceV4(controllersToInitialize);
initializeDeviceV4.initialize();
List<OnReset> controllersToReset = new ArrayList<>();
controllersToReset.addAll(controllerV4s);
ResetFunctionV4 resetFunctionV4 = new ResetFunctionV4(controllersToReset);
OUTER: while(true) {
Scanner sc=new Scanner(System.in);
System.out.println(" Enter your option \n Press 1 to increase volume \n Press 2 to decrease volume");
System.out.println(" Press 3 to increase brightness \n Press 4 to decrease brightness");
System.out.println(" Press 5 to increase color \n Press 6 to decrease color");
System.out.println(" Press 7 to reset TV \n Press any other Button to shutdown");
int button = sc.nextInt();
switch (button) {
case 1: {
volumeControllerV4.adjust(5);
break;
}
case 2: {
volumeControllerV4.adjust(-5);
break;
}
case 3: {
brightnessControllerV4.adjust(5);
break;
}
case 4: {
brightnessControllerV4.adjust(-5);
break;
}
case 5: {
colourControllerV4.adjust(5);
break;
}
case 6: {
colourControllerV4.adjust(-5);
break;
}
case 7: {
resetFunctionV4.onReset();
break;
}
default:
System.out.println("Shutting down...........");
break OUTER;
}
}
}
}
Теперь все проблемы, с которыми вы столкнулись, были решены, и вы поняли, что с помощью Наследования и Полиморфизма вы можете
- Сохраняйте слабую связь между различными частями приложения. (Компонентам «Сброс» или «Обновление драйвера» не нужно знать о фактических классах контроллера (Громкость, Яркость и Цвет)), любой класс, реализующий OnReset или OnStart, будет приемлем для Сброса или Компоненты функции обновления драйверов соответственно).
- Улучшение приложения становится проще. (Новое добавление контроллера не влияет на сброс или компонент обновления драйверов, и теперь вам действительно легко добавлять новые)
- Сохранить уровень абстракции. (Теперь функция Reset может видеть только метод контроллеров setDefault, а функция Reset может видеть только метод контроллеров checkForDriverUpdate)
Надеюсь, это поможет: -)