Java8 默认方法和多继承

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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。

但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，而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就都包含此的方法，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|            
              +------------+

接口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A和B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。

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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