Java 8 默认方法和多继承深入解析

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。

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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 stream(), 相应的Set和List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：

 
 
      
  
  1. +---------------+         +------------+ 
    2.   
  
  2. |  Interface A  |         |Interface B | 
    3.   
  
  3. +-----------^---+         +---^--------+ 
    4.   
  
  4.             |                 |         
    5.   
  
  5.             |                 |         
    6.   
  
  6.             |                 |         
    7.   
  
  7.             +-+------------+--+         
    8.   
  
  8.               | Interface C|            
    9.   
  
  9.               +------------+ 
    10.

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。

 
 
      
  
  1.  interface A { 
    2.   
  
  2. default String say(String name) { 
    3.   
  
  3.   return "hello " + name; 
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6. interface B { 
    7.   
  
  7. default String say(String name) { 
    8.   
  
  8.   return "hi " + name; 
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10. } 
    11.   
  
  11. interface C extends A,B{ 
    12.   
  
  12.  
    13.   
  
  13. } 
    14.

错误信息：

 
 
      
  
  1. C:/Lambda/src>javac -J-Duser.country=US com/colobu/lambda/chap 
    2.   
  
  2. ter3/MultipleInheritance1.java 
    3.   
  
  3. com/colobu/lambda/chapter3/MultipleInheritance1.java:17: error: interface C inherits unrelated defaults for say(String) from types A and B 
    4.   
  
  4.         static interface C extends A,B{ 
    5.   
  
  5.                ^ 
    6.   
  
  6. 1 error 
    7.

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：

 
 
      
  
  1. interface C extends A,B{ 
    2.   
  
  2. default String say(String name) { 
    3.   
  
  3.   return "greet " + name; 
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5. } 
    6.

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A和B的默认方法不同， C隐式继承了两个默认方法。

 
 
      
  
  1. interface A { 
    2.   
  
  2. default void say(int name) { 
    3.   
  
  3.  
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6. interface B { 
    7.   
  
  7. default void say(String name) { 
    8.   
  
  8.  
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10. } 
    11.   
  
  11. interface C extends A,B{ 
    12.   
  
  12.  
    13.   
  
  13. } 
    14.

但是有的情况下即使是不同签名的方法也是很难分辨的：

 
 
      
  
  1. interface A { 
    2.   
  
  2. default void say(int a) { 
    3.   
  
  3.   System.out.println("A"); 
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6. interface B { 
    7.   
  
  7. default void say(short a) { 
    8.   
  
  8.   System.out.println("B"); 
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10. } 
    11.   
  
  11. interface C extends A,B{ 
    12.   
  
  12.  
    13.   
  
  13. } 
    14.   
  
  14. static class D implements C { 
    15.   
  
  15.  
    16.   
  
  16. } 
    17.   
  
  17. public static void main(String[] args) { 
    18.   
  
  18. D d = new D(); 
    19.   
  
  19. byte a = 1; 
    20.   
  
  20. d.say(a); //B 
    21.   
  
  21. } 
    22.

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。

 
 
      
  
  1. +---------------+ 
    2.   
  
  2. |  Interface A1 | 
    3.   
  
  3. +--------+------+ 
    4.   
  
  4.          |        
    5.   
  
  5.          |        
    6.   
  
  6.          |        
    7.   
  
  7. +--------+------+ 
    8.   
  
  8. |  Interface A2 | 
    9.   
  
  9. +-------+-------+ 
    10.   
  
  10.         |         
    11.   
  
  11.         |         
    12.   
  
  12.         |         
    13.   
  
  13. +-------+--------+ 
    14.   
  
  14. |   Interface C  | 
    15.   
  
  15. +----------------+ 
    16.

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。

 
 
      
  
  1. interface A { 
    2.   
  
  2. default void say(int a) { 
    3.   
  
  3.   System.out.println("A"); 
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6. default void run() { 
    7.   
  
  7.   System.out.println("A.run"); 
    8.   
  
  8. } 
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10. interface B extends A{ 
    11.   
  
  11. default void say(int a) { 
    12.   
  
  12.   System.out.println("B"); 
    13.   
  
  13. } 
    14.   
  
  14.  
    15.   
  
  15. default void play() { 
    16.   
  
  16.   System.out.println("B.play"); 
    17.   
  
  17. } 
    18.   
  
  18. } 
    19.   
  
  19. interface C extends A,B{ 
    20.   
  
  20.  
    21.   
  
  21. } 
    22.

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？

 
 
      
  
  1. 2 
    2.   
  
  2. 3 
    3.   
  
  3. 4 
    4.   
  
  4. 5 
    5.   
  
  5. 6 
    6.   
  
  6. 7 
    7.   
  
  7. 8 
    8.   
  
  8. 9 
    9.   
  
  9. 10 
    10.   
  
  10. 11 
    11.   
  
  11. 12 
    12.   
  
  12. 13 
    13.   
  
  13. 14 
    14.   
  
  14. 15 
    15.   
  
  15. +---------------+                          
    16.   
  
  16. |  Interface A1 |                          
    17.   
  
  17. +--------+------+                          
    18.   
  
  18.          |                                 
    19.   
  
  19.          |                                 
    20.   
  
  20.          |                                 
    21.   
  
  21. +--------+------+         +---------------+ 
    22.   
  
  22. |  Interface A2 |         |  Interface B  | 
    23.   
  
  23. +-------+-------+         +---------+-----+ 
    24.   
  
  24.         |       +---------+---------^      
    25.   
  
  25.         |       |                          
    26.   
  
  26.         |       |                          
    27.   
  
  27. +-------+-------++                         
    28.   
  
  28. |   Interface C  |                         
    29.   
  
  29. +----------------+ 
    30.

如果A2和B拥有相同签名的方法，这和***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：

 
 
      
  
  1. interface A1 { 
    2.   
  
  2.   default void say(int a) { 
    3.   
  
  3.    System.out.println("A1"); 
    4.   
  
  4.   } 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6.  
    7.   
  
  7. interface A2 extends A1 { 
    8.   
  
  8.  
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10.  
    11.   
  
  11. interface B { 
    12.   
  
  12.   default void say(int a) { 
    13.   
  
  13.    System.out.println("B"); 
    14.   
  
  14.   } 
    15.   
  
  15. } 
    16.   
  
  16. interface C extends A2,B{ 
    17.   
  
  17.   default void say(int a) { 
    18.   
  
  18.    B.super.say(a); 
    19.   
  
  19.   } 
    20.   
  
  20. } 
    21.

更复杂的多层多继承

 
 
      
  
  1. +--------------+              
    2.   
  
  2. | Interface A1 |              
    3.   
  
  3. +------+------++              
    4.   
  
  4.         |      ^+-------+      
    5.   
  
  5.         |               |      
    6.   
  
  6. +-------+-------+       |      
    7.   
  
  7. |  Interface A2 |       |      
    8.   
  
  8. +------------+--+       |      
    9.   
  
  9.              ^--++      |      
    10.   
  
  10.                  |      |      
    11.   
  
  11.               +--+------+-----+ 
    12.   
  
  12.               |  Interface C  | 
    13.   
  
  13.               +---------------+ 
    14.

接口A2继承A1， 接口C继承A2和A1。 代码如下，

 
 
      
  
  1. interface A1 { 
    2.   
  
  2. default void say() { 
    3.   
  
  3.   System.out.println("A1"); 
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6. interface A2 extends A1 { 
    7.   
  
  7. default void say() { 
    8.   
  
  8.   System.out.println("A2"); 
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10. } 
    11.   
  
  11. interface C extends A2,A1{ 
    12.   
  
  12.  
    13.   
  
  13. } 
    14.   
  
  14. static class D implements C { 
    15.   
  
  15.  
    16.   
  
  16. } 
    17.   
  
  17. public static void main(String[] args) { 
    18.   
  
  18. D d = new D(); 
    19.   
  
  19. d.say(); 
    20.   
  
  20. } 
    21.

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***个例子中的其中一个接口换成类，会出现什么现象呢。

 
 
      
  
  1. +-------------+       +-----------+ 
    2.   
  
  2. | Interface A |       |  Class B  | 
    3.   
  
  3. +-----------+-+       +-----+-----+ 
    4.   
  
  4.             ^-+    +--+-----^      
    5.   
  
  5.               |    |               
    6.   
  
  6.           +---+----+-+             
    7.   
  
  7.           |  Class C |             
    8.   
  
  8.           +----------+ 
    9.

以下代码不会编译出错：

 
 
      
  
  1. interface A { 
    2.   
  
  2. default void say() { 
    3.   
  
  3.   System.out.println("A"); 
    4.   
  
  4. } 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6. static class B { 
    7.   
  
  7. public void say() { 
    8.   
  
  8.   System.out.println("B"); 
    9.   
  
  9. } 
    10.   
  
  10. } 
    11.   
  
  11. static class C extends B implements A{ 
    12.   
  
  12.  
    13.   
  
  13. } 
    14.   
  
  14. public static void main(String[] args) { 
    15.   
  
  15. C c = new C(); 
    16.   
  
  16. c.say(); //B 
    17.   
  
  17. } 
    18.

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。

文章标题：Java 8 默认方法和多继承深入解析
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