我不知道的事—多态和对象的故事

风子柒

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java

运行时类型构造器 this 多态

       对于Java的学习者和使用者来说，对象永远是一个逃不过的劫，虽然我一直认为：学习Java等面向对象语言的人是不愁找不到对象的，因为万物皆对象嘛（但是万物总是令人遐想，此处省略一万字...）。不论你是初学者还是资深的程序员，我相信，关于对象，你总有很多很多要说的：从对象的创建到对象的使用，再到垃圾回收机制，对象的一生总是充满着神奇。

       今天要说的是一些边角料的东西，而且有点杂。我想解决的有以下两个个问题：
       1.构造器里的this关键字
       2.编译时类型和运行时类型

       当然如题，这是我不知道的事，可能在别人看来这个有点过于简单了。首先大家看看这一段代码，试着在你的大脑里运行一下，并给出一个结果。

class A{
		private String str = "a";
		public A(){
			System.out.println("constructor A");
			System.out.println("this in A is : " + this.getClass());
			System.out.println("this.str : " + this.str);
			System.out.println("------------------------------------");
		} 
		public void fun(){
			System.out.println("A.fun() > " + str);
		}
	}
	
	class B extends A{
		private String str = "b";
		public B(){
			System.out.println("constructor B");
			System.out.println("this in B is : " + this.getClass());
			System.out.println("this.str : " + this.str);
			System.out.println("-------------------------------------");
		} 
		public void fun(){
			System.out.println("B.fun() > " + str);
		} 
	}
	
	class C extends B{
		private String str = "c";
		public C(){
			System.out.println("constructor C");
			System.out.println("this in C is : " + this.getClass());
			System.out.println("this.str : " + this.str);
			System.out.println("------------------------------------");
		} 
		public void fun(){
			System.out.println("C.fun() > " + str);
		}
	}
	
	public class Tester {
		public static void main(String[] args) {
			new C();
		}
	}

我不知道这段程序在你的大脑里的运行结果是怎么样的，但是在我的电脑里，打印结果是这样的：

       constructor A
       this in A is : class com.tuyage.control.C
       this.str : a
               -------------------------------------------
       constructor B
       this in B is : class com.tuyage.control.C
       this.str : b
       -------------------------------------------
       constructor C
       this in C is : class com.tuyage.control.C
       this.str : c
       -------------------------------------------
       大家发现了没有，同一个构造器里的this是不是有点乱，比如在A的构造器里，this.getClass()打印的结果是class C，但是调用this.str时，打印的结果却是a而不是C类里的c。

       我们先抛开这个问题不看，毕竟当局者迷。我们看看实例化的过程：首先调用new C()后会发生的事大家都知道了，就是从父类的构造器下溯。所以在创建一个C对象时，首先进入了A的构造器（我们先忽略掉Object吧，毕竟在清明扫墓的时候又有几人还在拜祭炎帝和黄帝），此时，诞生了一个对象，这个对象是什么呢？是C类型的对象！因为我们创建的是C对象，就好比一个新生的婴儿一样，不论怎么追溯他的起源，他也不会变成他的爷爷。这个对象这时有三个实例属性，我们有图为证：

       这是程序进入A构造器之后的信息。这里有三个str，你一看就知道，这三个str分别是A的str，B的str以及C的str。会不会有人问：既然先进入了A的构造器，又怎么知道有三个str呢？

       这时候我打算使用我灰常喜欢的修辞手法：比喻或者拟人。我们假设有一个婴儿刚呱呱坠地，他的家人打算帮他起一个洋气一点的名字，这样就算以后是程序员也能用名字吸引住异性，但是他们家族有一个传统，即要根据上溯三代祖辈的名字选择后代的名字（貌似国外有些国家有这个传统），他们找来了一个仙风道骨的老和尚，这个自称老衲的人翻开了这个家族的族谱，从这个婴儿开始往上看（假设他们的族谱更新得足够快，只剩下名字没有填了），他找到了他的爷爷那一辈，发现他爷爷叫做王六，然后就去看他老爹的，发现叫做王七，于是乎，这个幸运的小孩就拥有了一个霸气内外都露的名字——王八。

       这样，我想解释三个str也不是很难了，而且后面发生的事情也都在情理之中了（或者你可以将以上的A、B、C替换成GrandFather、Father和Son，str替换为name，a、b、c替换为王六、王七和王八）。我们从C类往上看，看到B类有一个str，此时我们不关心它的值，只知道有这个属性就好了，同样的事情也发生在A类中，然后我们再从A类开始，这时，我们发现了A中的str的值为a（如下图所示），这里的this也是C类型的：

那么我们又回到了原来的问题：this.str为什么是a而不是null？我们似乎忘了还有继承关系。我们可不可以这样假设：此时c有这个str属性但是还不知道它的值，只能拼爹的爹，C对象继承了A的str属性，暂时的值为a。这也就可以解释为什么this.str的值是a了。就好比那个孩子现在还没有名字但是别人问起来了，此时只知道他爷爷的名字，于是就说自己叫王六咯。（这也就诞生了另一个问题：如果是继承，那么为什么会存在三个而不是一个str呢？别急，先这样理解着，等会告诉你！）

接着就进入了B类的构造器。B的str属性会更新为b，那么此时打印出来的str就是b了。同理可以解释为什么C中打印的是c了。

       那么，我们此时在A、B、C的构造器里分别增加this.fun();这样的代码会发生什么呢（代码大家自己修改吧）？新的结果出来了：
       constructor A
       this in A is : class com.tuyage.control.C
       this.str : a
       C.fun() > null
-      ------------------------------------------
       constructor B
       this in B is : class com.tuyage.control.C
       this.str : b
       C.fun() > null
       -------------------------------------------
       constructor C
       this in C is : class com.tuyage.control.C
       this.str : c
       C.fun() > c
       -------------------------------------------
       都是C.fun()！这个说明了方法调用时是和构造器不一样的（这个大家都知道），直接调用了子类的（如果有的话），也就是说都调用了C里的方法（大家可以在C的fun里面加一个输出语句）。但是str的值就发生了变化，前两个str都是null，这也就证明了前面的假设不正确，亦即不能假设此时C对象的str就是A或B的str。当然前面两个打印null是在情理之中的，因为调用的fun()方法是在C里面的，而此时C的str（即图中的第三个str）还是null的，所以打印时肯定就是null了。

       很多人看到这里肯定有一种用砖头拍死我的冲动。绕了这么一圈居然没给出正确答案！这是因为我觉得正确答案绝不是我们想要的全部，我只是把自己的分析思路记录了下来，和大家分享一下。毕竟我们不能总是处在看到题目就要答案的那种小学生阶段了。如果你稍微平静了下来，就接着看吧！

       那么怎么理解this.str的输出呢？这里就得讲讲编译时类型（编译时是什么类型的）和运行时类型了（要了解运行时类型的请点击：http://februus.iteye.com/blog/1438672）。我们假设有这样一行代码：A a = new B();B是A的子类。那么此时就会出现一个a变量，这个a的编译时类型就是A，运行时类型就换成了B。很熟悉吧，这是多态啊！编译时类型和运行时类型不同就能体现出多态。方法具有多态，而属性是没有多态性的。系统就会选择编译时类的定义作为当前属性的定义，在这个例子里就是this在编译时表示的是A，因此str也表现出A里面所定义的：a。

       为什么会出现混乱呢？很主要的一个原因就是this这个关键字太具有迷惑性了，很容易让我们把this全部当做一个东西看待。如果一个构造器里出现了this这个关键字，那么它代表着正在初始化的Java对象。这个例子的A构造器里，你可以看做A a = new C();那么，this就代表了C类型的对象了，正如我们看到的那样。而在B的构造器里，可以看做B b = new C();this还是C类型的对象。

       那么，至此我相信你应该可以很清晰地理解最初的代码了，也能明白输出结果也在情理之中。如果你还是不明白我建议你敲敲代码，然后好好Debug一下，然后联系一下多态、构造器以及初始化等知识，我相信你定能发现其中的奥妙。