Java 8 默认方法和多继承

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  1. 接口继承多个父接口
  2. 接口多层继承
  3. 多层多继承
  4. 更复杂的多层多继承
  5. 类继承
  6. 类和接口混杂
  7. 结论

以前经常谈论的Java对比c++的一个优势是Java中没有多继承的问题。 因为Java中子类只能继承(extends)单个父类, 尽管可以实现(implements)多个接口,但是接口中只有抽象方法,方法体是空的,没有具体的方法实现,不会有方法冲突的问题。

这些都是久远的说法了,自从今年Java 8发布后, 接口中也可以定义方法了(default method)。 之所以打破以前的设计在接口中
增加具体的方法, 是为了既有的成千上万的Java类库的类增加新的功能, 且不必对这些类重新进行设计。 比如, 只需在Collection接口中
增加default Stream<E> stream(), 相应的SetList接口以及它们的子类都包含此的方法, 不必为每个子类都重新copy这个方法。

这是一个折衷的设计,带来的问题就是为Java引入了多继承的问题。 我们知道, 接口可以继承接口, 类可以继承类和实现接口。 一旦继承的类和实现的接口中有
相同签名的方法, 会出现什么样的状况呢? 本文将探讨各种情况的多继承, 以便能清楚的理解Java多继承的规则。

接口继承多个父接口

假定有三个接口Interface A, Interface B, Interface C, 继承关系如下:

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+---------------+ +------------+
| Interface A | |Interface B |
+-----------^---+ +---^--------+
| |
| |
| |
+-+------------+--+
| Interface C|
+------------+

A,B拥有相同签名的默认方法default String say(String name), 如果接口C没有override这个方法, 则编译出错。

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interface A {
default String say(String name) {
return "hello " + name;
}
}
interface B {
default String say(String name) {
return "hi " + name;
}
}
interface C extends A,B{
}

错误信息:

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C:\Lambda\src>javac -J-Duser.country=US com\colobu\lambda\chap
ter3\MultipleInheritance1.java
com\colobu\lambda\chapter3\MultipleInheritance1.java:17: error: interface C inherits unrelated defaults for say(String) from types A and B
static interface C extends A,B{
^
1 error

我们可以在子接口C中覆盖override这个方法, 这样编译就不会出错了:

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interface C extends A,B{
default String say(String name) {
return "greet " + name;
}
}

注意方法签名不包括方法的返回值, 也就是仅仅返回值不同的两个方法的签名也是相同的。
下面的代码编译不会出错,因为AB的默认方法不同, C隐式继承了两个默认方法。

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interface A {
default void say(int name) {
}
}
interface B {
default void say(String name) {
}
}
interface C extends A,B{
}

但是有的情况下即使是不同签名的方法也是很难分辨的:

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interface A {
default void say(int a) {
System.out.println("A");
}
}
interface B {
default void say(short a) {
System.out.println("B");
}
}
interface C extends A,B{
}
static class D implements C {
}
public static void main(String[] args) {
D d = new D();
byte a = 1;
d.say(a); //B
}

Java会选择最适合的方法, 请参看Java规范 15.12.2.5

接口多层继承

下面看一下多层继承的问题。 继承关系如下图, A2继承A1, C继承A2。

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+---------------+
| Interface A1 |
+--------+------+
|
|
|
+--------+------+
| Interface A2 |
+-------+-------+
|
|
|
+-------+--------+
| Interface C |
+----------------+

基于我们以前对类继承的认识, 很容易知道C会继承A2的默认方法,包括直接定义的默认方法, 覆盖的默认方法,以及隐式继承于A1接口的默认方法。

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interface A {
default void say(int a) {
System.out.println("A");
}
default void run() {
System.out.println("A.run");
}
}
interface B extends A{
default void say(int a) {
System.out.println("B");
}
default void play() {
System.out.println("B.play");
}
}
interface C extends A,B{
}

多层多继承

上面一个例子还是单继承的例子, 如果如下图的多继承呢?

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+---------------+
| Interface A1 |
+--------+------+
|
|
|
+--------+------+ +---------------+
| Interface A2 | | Interface B |
+-------+-------+ +---------+-----+
| +---------+---------^
| |
| |
+-------+-------++
| Interface C |
+----------------+

如果A2和B拥有相同签名的方法,这和第一个例子一样。 如果不想编译出错,可以覆盖父接口的默认方法,还可以调用指定父接口的默认方法:

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interface A1 {
default void say(int a) {
System.out.println("A1");
}
}
interface A2 extends A1 {
}
interface B {
default void say(int a) {
System.out.println("B");
}
}
interface C extends A2,B{
default void say(int a) {
B.super.say(a);
}
}

更复杂的多层多继承

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+--------------+
| Interface A1 |
+------+------++
| ^+-------+
| |
+-------+-------+ |
| Interface A2 | |
+------------+--+ |
^--++ |
| |
+--+------+-----+
| Interface C |
+---------------+

接口A2继承A1, 接口C继承A2和A1。 代码如下,

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interface A1 {
default void say() {
System.out.println("A1");
}
}
interface A2 extends A1 {
default void say() {
System.out.println("A2");
}
}
interface C extends A2,A1{
}
static class D implements C {
}
public static void main(String[] args) {
D d = new D();
d.say();
}

以上代码不会编译出错,运行输出A2
可以看到接口C会隐式继承子接口的方法, 也就是子接口A2的默认方法。

类继承

如果继承关系类型全部是类, 那么由于类依然是单继承的, 不会有多继承的问题。

类和接口混杂

我们把第一个例子中的其中一个接口换成类,会出现什么现象呢。

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+-------------+ +-----------+
| Interface A | | Class B |
+-----------+-+ +-----+-----+
^-+ +--+-----^
| |
+---+----+-+
| Class C |
+----------+

以下代码不会编译出错:

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interface A {
default void say() {
System.out.println("A");
}
}
static class B {
public void say() {
System.out.println("B");
}
}
static class C extends B implements A{
}
public static void main(String[] args) {
C c = new C();
c.say(); //B
}

结果输出B
可以看出, 子类优先继承父类的方法, 如果父类没有相同签名的方法,才继承接口的默认方法。

结论

更复杂的继承关系可以简化成以上的继承关系。
根据以上的例子, 可以得出以下的结论:

  • 类优先于接口。 如果一个子类继承的父类和接口有相同的方法实现。 那么子类继承父类的方法
  • 子类型中的方法优先于父类型中的方法。
  • 如果以上条件都不满足, 则必须显示覆盖/实现其方法,或者声明成abstract。
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