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。

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

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

错误信息：

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

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

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

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

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

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

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

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：

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

更复杂的多层多继承

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

接口A2继承A1， 接口C继承A2和A1。 代码如下，

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

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。

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

以下代码不会编译出错：

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

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。