Полиморфизм - единый интерфейс для разных реализаций

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ

Разработчику Аналитику Тестировщику
Архитектору Инженеру

Полиморфизм

Что такое полиморфизм?

★ Полиморфизм — способность одного и того же интерфейса (имени операции, типа переменной) работать с разными реализациями. В ООП чаще всего имеют в виду полиморфизм подтипов — объекты разных классов с общим предком обрабатываются через ссылку на базовый тип, а вызывается метод фактического класса (динамическое связывание, virtual / override).

Слово происходит от греческого "много форм". В теории типов различают несколько видов:

Вид	В ООП	Пример
Подтипы (включение)	переопределение, интерфейсы	`Фигура f = new Круг(); f.Нарисовать()`
Ad hoc	перегрузка методов	`сложить(int,int)` и `сложить(String,String)`
Параметрический	обобщения (generics)	`List<T>` в Java и C#

В сообществе ООП слово "полиморфизм" обычно означает подтипы и наследование; параметрический полиморфизм называют обобщённым программированием — теория и примеры в Обобщения и обобщённое программирование; синтаксис — generics в C#, типы в Java.

Виртуальный полиморфизм — при динамическом связывании указатель или ссылка базового типа может указывать на объект производного класса; вызов метода разрешается по реальному типу объекта, а не по типу переменной.

Позднее связывание

В учебниках по C++ это называют поздним связыванием (late binding): сигнатуры методов наследуются от предка, а реализация выбирается во время выполнения после переопределения (override, virtual). Код, написанный против базового типа или интерфейса, работает с любым подтипом, подставленным в рантайме.

Чисто виртуальные (абстрактные) методы в базовом классе задают контракт без реализации; конкретику дают только потомки. Множественное наследование (несколько базовых классов у одного потомка) усиливает выразительность, но порождает ромбовидную иерархию, когда два "ветвя" наследуют одного предка — какую переопределённую версию метода взять, становится неоднозначным. В C++ это смягчают виртуальным наследованием; в Java — запретом множественного наследования классов (остаются интерфейсы). См. ООП в C++, композицию вместо глубоких иерархий.

Play ITЗагрузка интерактивного демо…

ИНТЕРФЕЙС Фигура
  метод Нарисовать()
КОНЕЦ

КЛАСС Круг РЕАЛИЗУЕТ Фигура
  метод Нарисовать() вывести("Круг")
КОНЕЦ

КЛАСС Прямоугольник РЕАЛИЗУЕТ Фигура
  метод Нарисовать() вывести("Прямоугольник")
КОНЕЦ

список := [новый Круг(), новый Прямоугольник()]
для каждой ф в список
  ф.Нарисовать()    // одна операция — разные результаты
конец

Пример:

Код ITЗагрузка примера кода…

Здесь метод нарисовать() имеет разные реализации в зависимости от типа объекта - Круг или Прямоугольник, однако вызывается через единый интерфейс.

Переопределение

★ Переопределение методов — это механизм, при котором подкласс предоставляет свою собственную реализацию метода, унаследованного от родительского класса. Это ключевой аспект полиморфизма. Пример:

Код ITЗагрузка примера кода…

Здесь метод издатьЗвук() переопределяется в методах Кот и Собака. Оба класса наследуются от базового класса Животное, но при вызове метода через Животное будет реализация, соответствующая фактическому типу объекта.

К примеру, "Собака.издатьЗвук()" будет "Гав!", а "Кот.издатьЗвук()" будет "Мяу!".

Метод в базовом классе один и тот же, но его внутренности для каждого подкласса - разные.

Перегрузка

★ Перегрузка методов — это создание нескольких методов с одинаковым именем, но разными параметрами (типами или количеством). Это не связано напрямую с наследованием, в отличие от переопределения, но также является частью полиморфизма.

Пример:

Код ITЗагрузка примера кода…

Здесь в одном классе Математика есть две реализации одного и того же метода - "сложить" - одна для чисел, вторая для строк. Выбор реализации будет зависеть от переданных аргументов.

Когда мы вызовем "сложить(1, 2)" - тип данных определится как целое число (int) и соответственно будет вызвана реализация первая - для чисел. Если же мы напишем вместо целых чисел строки, то будет вывод путём конкатенации, а не суммирования.

Давайте подведём итоги по ООП.

Мы будем повторно изучать особенности ООП для каждого языка, но суть должны были понять корректно. Сведём всё в итог.

Принцип	Определение	Цель	Механизмы
Абстракция	Выделение важных характеристик объекта и игнорирование несущественных деталей.	Упрощение моделирования сложных систем, фокус на "что" делает объект, а не "как".	Абстрактные классы; Интерфейсы; Скрытие деталей реализации.
Инкапсуляция	Объединение данных (атрибутов) и методов работы с ними в единый объект.	Защита данных, управление доступом, обеспечение целостности объекта.	Модификаторы доступа; Геттеры и сеттеры; Автоматические свойства.
Наследование	Создание нового класса (подкласса) на основе существующего (родительского), перенимая его свойства и методы.	Уменьшение дублирования кода, повторное использование, расширение функциональности.	Базовые и производные классы; Абстрактные классы; Интерфейсы.
Полиморфизм	Способность объекта принимать разные формы в зависимости от контекста.	Гибкость кода, единый интерфейс для работы с разными типами объектов.	Переопределение методов; Перегрузка методов; Интерфейсы; Абстрактные классы.

Как можно заметить, особенно от всех выделяется именно инкапсуляция, тогда как абстракция, наследование и полиморфизм настолько тесно связаны, что их легко перепутать - они используют одни и те же механизмы интерфейсов, абстрактных классов. Поэтому ООП — это единая парадигма, в которой важны все эти четыре принципа.

Полиморфизм - единый интерфейс для разных реализаций