Объясните что такое полиморфизм простыми словами ?

Question

[Степан]

И простым примером (желательно на JS)

Answer 1

[Deerenaros]

Да ладно, парни. Ну хватит уже, к чему такие сложности? Берём и читаем. Вообще совсем не обязательно читать про архитектуру и абстракции именно по своему языку, хотя javascript в этом плане родился уродом.

Ок. Полиморфизм ни в коем случае нельзя рассматривать отдельно от других фундаментальных понятий - абстракция, инкапсуляция и наследование. Объект и подобные прилагаются из аксиом (хотя это-то тоже аксиомы).

Собственно, представим себе рядом стакан, кружку, чайник, кофемашину, велосипед и скейт. Что между ними всеми общего? Ну как минимум то, что они есть. То есть это - объекты, которые были созданы. Но как они были созданы? Скорее всего на заводе производителя по чертежам. Ок, чертежём назовём конструктор. Ну а класс? А что это такое? А его нет в нашей вселенной - эта сущность есть абстракция, что живёт лишь в наших мыслях. В реальном мире её нет и никогда не будет, такова уж физика - ей по барабану, что птицы и млекопитающие имеют дальних родственников - она лишь обеспечивает возможность естесственного отбора. А уж родственников друг другу находим мы, люди.

С объектами и классами разобрались, а что же там с нашими стаканами и велосипедами. Мы уже поняли, что всё это объект, то есть грубо можно все объекты наследовать от какого-нибудь суперпредка, суперкласса, что и реализовано в некоторых языках. Но что другого общего между скейтом и стаканом, например? Конечно, можно углубляться и считать, что они все из молекул, и они все из твёрдых веществ. Однако это всё бред и СПГС, так что ответ прост - да ничего. То есть это совершенно разные объекты с совершенно разным функционалом. Более того - естесственно компьютерные модели и иерархии будут сильно отличатся от физик и химий. И это нормально, вопрос об адекватностях моделей ставиться лишь когда модель неадекватна, а до тех пор пилить можно что угодно, лишь бы работало.

Вот. У нас есть супер-предок Object, от которого дефолтно наследуются все объекты. Допустим, то что объекты состоят из атомов и есть то, что наследуют все объекты. Но все дополнения и правки - полиморфизм. Так, из атомов мы слепили колёса и приделали на доску - ок, это скейт. На него можно встать и катиться, а сильно извернувшись и полетать в трёх метрах над землёй, прямо таки излучая своё яркое эго. В то время как стакан - это мы слепили из атомов плотную ёмкость, из которой вода не выливается под действием силы тяжести. И прямое применение стакана - налив воды опрокинуть его над ртом, чтобы вода вытекла прямо в желудок. Так делают настоящие пацаны, не заботясь об икоте или страхе утонуть, так что вот - полиморфизм.

Однако что с остальным? У нас ещё абстракция, инкапсуляция и наследование. Ок, начнём с наследования, так оно наиболее близко. Вот что у нас общего между стаканом и кружкой? Ну в оба можно налить воду, но у кружки есть ручка чтобы держаться. То есть можно придумать некий общий класс - ёмкость. Однако что это за класс? Можно например за этот класс взять стакан, тогда все ёмкости по дефолту стаканы, а всё остальное - видоизменённые стаканы. Но кому-то больше нравяться кувшины, например некоторые чики насят их на голове, считая что это удобно. Ну и пусть носят, но как-то же решить надо, что главнее и идеальнее. Так вот - недостяжимый идеал и есть главный - это называется абстрактный класс. То есть ёмкость, что невозможно создать, для которого нет полного чертежа. А все чертежи, что дополнили до полного - есть наследованные классы от класса ёмкость.

Тут мы подошли к абстракции. Вот такое иерархическое наследование приводит нас к, возможно главной, идее ООП. Вот мы взяли и выделили всё, куда можно налить воду в отдельный класс, нарисовали общий чертёж, но специально не доделали его, оставив зазор для будущих творцов, и назвали чертёж - ёмкость. Тысячи лет изобретатили всех миров создают свои ёмкости, одна лучше другой. Для разных людей - по разному, конечно. Но каждый раз группировать молекулы стекла определённым образом - непростая задача. Поэтому ремесленники пошли на хитрость, они создали тайный совет ремесленников мира и решили делиться друг с другом своими наработками. То есть создавать мелкие чертежи и объявлять классом, например, извлистой ручки в форме ленты Мёбиуса, например. Возможно такая ручка удобно только инопланетным существам, но чертёж создан и к нему можно ссылаться при создании своего чертежа. Таким образом мы абстрагируемся от низкоуровневой задачи "формирования ёмкостей посредством перемещения молекул" к "конструированию ёмкости посредством совмещения деталей, элементов". Это и есть абстракция.

Но мы подошли к последнему пункту - инкапсуляция. Она неразрывна с абстракцией, и по сути благодаря ей она и работает. Инкапсуляция - это своеборазный клей (или синяя изолента), которым склеивают разные чертежи в один. То есть совмещение деталей для создания своей - это и есть инкапсуляция. Причём при совмещении мы можем не описывать детали этого совмещения (то есть члены класса могут быть приватными), таким образом помогая абстрагироваться тем, кто этот чертёж использует. Вот посмотрим на чайник - что это такое? Это стакан (или кружка) к которому снизу (а может внутри по середине?) приклеен нагревательный элемент. Пустив по нему ток, согласно инкапсулированному в нагревательный элемент закону Ома, будет выделяться тепло и нагреваться вода. А кофемашина? Это куда более сложное устройство, с множеством насосов, ёмкостей, шлюзов, измельчителей и чайников. И всё склееное клеем. А может синей изолентой. Это снова инкапсуляция.

Таким образом, абстракция невозможна без инкапсуляции и наследовании, как невозможен полиморфизм без, собственно, наследования. Ну а полиморфизм невозможен ещё и без инкапсуляции, которая банально бесполезна без наследования и полиморфизма. Вот такие тут треугольники с пирогами. Жаль только про пирог наврали. И про день рожденье.

Comments

[Deerenaros]

NkDev, рад стараться, >50 лайков поставили сами себя, видимо...

А вообще, каждому своё. Кому то через теорию множеств проще понять, что такое полиморфизм. Может Вы прирождённый математик? А может не видите глупые отсылки? А может эти отсылки для Вас слишком глупы. Энивей, возможно и стоило бы ответ скорректировать, но слов из пьесы не выкинишь, да и общая канва мне нравиться. А то что нудно - ну се ля ви. Ищите где весело.

[supfiger]

чувак, ты топ, я читал это, кайфуя.

[Deerenaros]

Danil Zinchenko, спс =)

Answer 2

[Алексей Павлов]

Полиморфизм указывает, какую версию метода текущего объекта запустить.
Например, у вас есть несколько наследуемых классов, с разной реализацией одного и того же метода. То есть, у вас есть несколько разных методов с одинаковым именем (и сигнатурой), реализованных в разных классах. Какую версию метода вызвать? Это зависит от типа переменной, в которой находится объект.
Также с помощью полиморфизма можно поместить объекты разных классов в один массив с типом базового класса.

Создадим три класса с двумя методами - один виртуальный, а другой нет. Виртуальный метод переопределён (override) в классах-наследниках. Невиртуальный метод просто скрыт в наследниках новой реализацией (невиртуальные нельзя переопределять).

class Animal {
    public void Info() { Console.WriteLine("Animal"); }
    public virtual void Say() { Console.WriteLine("Nothing to say"); }
}
    
class Cat : Animal {
    public void Info() { Console.WriteLine("Cat"); }
    public override void Say() { Console.WriteLine("Meow"); }
}
    
class Dog : Animal {
    public void Info() { Console.WriteLine("Dog"); }
    public override void Say() { Console.WriteLine("Woof"); }
}

При создании объекта важно, в переменную какого типа объект будет записан:

Dog dog1 = new Dog();
Animal dog2 = new Dog();
// Не виртуальный метод - вызовется метод класса, указанного у переменной 
dog1.Info(); // напишет Dog
dog2.Info(); // напишет Animal
// Виртуальный метод - вызовется метод класса, которого переменная реально имеет
dog1.Say(); // напишет Woof
dog2.Say(); // напишет Woof

А теперь частая ситуация, когда полиморфизм нужен - при итерации массива:

Animal[] animals = new Animal[10];
FillAnimals(animals); // заполним массив вперемешку собаками и кошками

foreach (var animal in animals) animal.Say(); // вызовется правильный метод
// У невиртуальных методов так сделать нельзя! Полиморфизм в действии

Наследование без виртуальных методов полезен только фиксацией интерфейса.

Вот весь код примера: code.re/5ZC
Вставьте его вот сюда и проверьте.

P.S. Написал код на C#, чтобы подчеркнуть разницу между виртуальными и невиртуальными методами. В Javascript все методы виртуальные (как и в php, например).

UPD. (спасибо @Petroveg)
В языке C# (и других статически типизированных) обычно делают так - если метод в базовом классе записывается для всех потомков и оттуда будут использоваться напрямую, то он помечается обычным, невиртуальным. А если метод предназначен для того, чтобы в наследниках его переопределить, то необходимо его сделать виртуальным, чтобы при вызове метода компилятор выбрал нужную версию метода. То есть некоторые методы лучше делать виртуальными, а некоторые нет.
И ещё раз - виртуальность важна только в одном случае - если объект-наследник записан в переменную базового класса:
Animal animal = new Dog();
В javascript невиртуальных методов не бывает - динамическая основа этого языка ВСЕГДА автоматически вызывает именно последнюю версию метода, определяя конкретную по цепочке прототипов. Поэтому в Javascipt, по большому счёту, сильно думать о полиморфизме смысла нет - это только абстрактная концепция, не влияющая на сам код, а только на архитектуру.

Comments

[Алексей Павлов]

если c# не понятен, могу написать и на javascript, но в нём не так наглядно, имхо.

[Алексей Павлов]

Я не использовал javascript в своём примере потому что в js все методы виртуальные. В c# можно увидеть именно сам принцип полиморфизма, зачем надо было вводить понятие виртуальных методов.
Полиморфизм - это возможность вызова нужного метода (версии метода) для конкретного объекта. Если вы хотите именно разобраться с полиморфизмом, то изучайте его в разных языках.

Вот пример на Javascript. Для разнообразия приведу другой классический пример - с фигурами.

Есть 4 класса - класс Точка, абстрактный Фигура, от которой наследуются Круг и Прямоугольник

// class Point
function Point(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
}

Point.prototype.move = function(x, y) {
    this.x += x;
    this.y += y;
}

// class Figure
function Figure() {
    this.points = [];
}

Figure.prototype.move = function (x, y) {
    for (var i in this.points) this.points[i].move(x, y);
}

Figure.prototype.area = function () { 
    throw new Error("Not implemented"); 
}

Figure.prototype.scale = function () { 
    throw new Error("Not implemented"); 
}

// class Circle
function Circle(center, radius) {
    Figure.call(this);
    this.points.push(center);
    this.radius = radius;
}

Circle.prototype = Object.create(Figure.prototype);

Circle.prototype.area = function() {
    return Math.PI * this.radius * this.radius;
}

Circle.prototype.scale = function(scale) {
    this.radius *= scale;
}

// class Rect
function Rect(a, b) {
    Figure.call(this);
    this.points.push(a);
    this.points.push(b);
}

Rect.prototype = Object.create(Figure.prototype);

Rect.prototype.sizes = function() {
    var a = Math.abs(this.points[1].x - this.points[0].x);
    var b = Math.abs(this.points[1].y - this.points[0].y);
    return [a, b];
}

Rect.prototype.area = function() {
    var sizes = this.sizes();
    return sizes[0] * sizes[1];
}

Rect.prototype.scale = function(scale) {
    var sizes = this.sizes();
    this.points[1].x = this.points[0].x + sizes[0] * scale;
    this.points[1].y = this.points[0].y + sizes[1] * scale;
}

// создаём несколько фигур и помещаем их в массив для пакетной обработки
var figures = [];
figures.push( new Circle(new Point(1, 2), 3) );
figures.push( new Rect(new Point(1, 2), new Point(4, 6)) );

// вычисляем площадь всех фигур
var area1 = 0;
for (var i in figures) area1 += figures[i].area();
console.log("first area", area1);

// Увеличиваем все фигуры в два раза и перемещаем влево вверх
console.log("scale figures by 2");
for (var i in figures) {
  figures[i].scale(2); // вызовется у каждой фигуры свой метод
  figures[i].move(-1, -1); // вызовется родительский метод
}

// вычисляем площадь всех фигур
var area2 = 0;
for (var i in figures) area2 += figures[i].area();
console.log("second area", area2);

[Евгений Петров]

@lexxpavlov я правильно понимаю, что полиморфизм возникает при вызове метода area, а наследственность при вызове метода move?

[Алексей Павлов]

@Petroveg верно.

[Алексей Павлов]

Я добавлю, что полиморфизм может быть реализован не только с помощью наследования, поэтому полиморфизм и вынесен в отдельный принцип, а не является развитием наследования. Просто наиболее часто полиморфизм реализуется с помощью наследования.

[Евгений Петров]

@lexxpavlov а теперь ещё раз посмотрите на мои вопросы — именно эти ситуации в них и рассмотрены.

Answer 3

[Евгений Петров]

Я в шоке, если честно... Вот как ни начинаются вопросы про ООП в Javascript, так руки в ноги и понеслось... Кто Java, кто C# примеры приводит. да ещё портянками суровыми. И каждый приписку делает — дескать в Javascript не так наглядно.

То есть человек, изучающий Javascript, и никогда не видевший других языков, тут же радостно закивает от вида незнакомого синтаксиса? Вы и взаправду преисполнены веры в такой светлый финал?

Спрошу всех отвечающих:
1. Number.prototype.toString() и Object.prototype.toString() — это полиморфизм или нет?
2. Date.prototype.hasOwnProperty() и Object.prototype.hasOwnProperty() — это наследование или нет?
3. В чём тогда между ними разница?

ПыСы. И ещё хочу спросить всех знатоков любых языков, кроме указанного в вопросе — если в темах с тэгами Python, Ruby, PHP, C# я начну строчить куски кода на Javascript, потому мне кажется, что так понятнее, как скоро подписанные на эти тэги попросят меня забанить?

Comments

[Алексей Павлов]

Я считаю нормальным отвечать на другом языке, если это будет более наглядным и позволит лучше выразить свою мысль (тем более автор вопроса разрешил). Суть вопроса в том, чтобы объяснили понятие полиморфизма, и я считаю, что на javascript это понятие нормально объяснить не получится - нужен язык со статической типизацией. Если знакомиться с полиморфизмом только на динамическом языке, то потом при переходе на статически типизированный язык будут проблемы.
Если начинающий программист дошёл до того, что хочет разобраться с достаточно сложными вещами (как полиморфизм), то он сумеет разобраться в коде других языков. А синтаксис c# достаточно прост, имхо. Я же не на Хаскеле или Лиспе написал код...

[Алексей Павлов]

>1. Number.prototype.toString() и Object.prototype.toString() — это полиморфизм или нет?
Нет, то что вы написали - не полиморфизм, это методы во встроенных объектах языка. Некорректный вопрос. У класса Number своя реализация toString, отличная от Object. Если вызывать toString у объектов разных классов, то будет полиморфизм.
Если метод toString реализовать в своём классе, то это и будет использованием полиморфизма. Например, если сторонний код принимает разные объекты и вызывает у них этот метод для своих целей, то это будет проявлением полиморфизма.

>2. Date.prototype.hasOwnProperty() и Object.prototype.hasOwnProperty() — это наследование или нет?
Опять же, это просто методы, так их никто не вызывает. Так как в классе Date нет своей реализации метода hasOwnProperty, то он наследуется из Object. Так что да - это наследование.

>3. В чём тогда между ними разница?
Разницы в данном случае нет, потому что в javascript все методы виртуальные, а сам язык динамический. Именно поэтому я и нашёл возможным использовать другой язык для объяснения принципа полиморфизма.

[Евгений Петров]

@lexxpavlov

я считаю, что на javascript это понятие нормально объяснить не получится

Вот именно про это я и говорю. Попытки объяснить с позиции других языков всегда изобилуют чуждыми для Javascript терминами и объяснениями, которые невозможно переложить на нативный JS.

Нет, то что вы написали - не полиморфизм, это методы во встроенных объектах языка.
...
Если метод toString реализовать в своём классе, то это и будет использованием полиморфизма.

И вот в этом месте я понимаю, почему у вас не получится объяснить эти понятия в Javascript:)

Вот метод fromCharCode реализован в самом конструкторе String. Но этот метод называется статическим и он может быть вызван непосредственно у конструктора. У любой строки этот методы вызвать невозможно. Поэтому к рассматриваемому вопросу такая реализация не имеет отношения.

А все остальные методы строк (например charCodeAt) реализованы в String.prototype, что и является для Javascript основой основ.

Вы оперируете понятиями «класс» и «метод класса», хотя нужно использовать «прототип» и «конструктор».

В вашем примере созданы 2 класса, которые наследуют метод от абстрактного класса. А потом этот метод переписывается и вы это называете полиморфизмом.
Та же картина в Javascript получается по-другому — создается конструктор, в прототипе которого записывается метод. Потом создаются 2 других конструктора, чьи прототипы наследуют от прототипа первого созданного конструктора. И уже в этих прототипах переписывается унаследованный метод.

Именно так и сделано по отношению к toString в прототипе конструктора Number. Так что ещё раз спрошу:
Number.prototype.toString() и Object.prototype.toString() — это полиморфизм или нет?

Опять же, это просто методы, так их никто не вызывает

Да ну?)) А мы-то не знали... Этот метод (а не методы) вызываются в любом созданном объекте именно потому, что реализованы они в прототипе.

в javascript все методы виртуальные

Я не понимаю, что такое виртуальные, и нет — не все методы в Javascript реализованы однотипно. Есть наследуемые (с делением на перебираемые и нет), есть собственные, есть статические методы конструкторов. Мы же не про все реализации говорим, обсуждая наследственность и полиморфизм?

[Алексей Павлов]

@Petroveg Я не совсем понимаю, к чему вы клоните. Вы считаете, что я ошибаюсь в своей трактовке полиморфизма? Тогда напишите своё объяснение, а не пишите вопросы. Автор вопроса спрашивает - что такое полиморфизм, вот и напишите это.
Я мог написать про полиморфизм только в javascript, но я считаю, что так нельзя - лучше я укажу на общие принципы, и покажу, как общие принципы реализуются в javascript.
Я очень люблю Javascript, мне очень нравится прототипное наследование - оно гораздо шире "обычного" ООП и позволяет полностью реализовать все "фишки" обычного ООП, но добавляет ещё и свои преимущества.
Но то, что Javascript является динамически типизируемым языком, накладывает свои ограничения, и в статически типизируемых языках полиморфизм реализуется по другому.
То, что вы говорите про статические методы, про собственные и несобственные (наследованные через цепочку прототипов) - это понятно, но это не входит в вопрос о полиморфизме. Эти понятия не нужны для объяснения полиморфизма (хотя и важны в практике программирования).

[Евгений Петров]

@lexxpavlov нет, я не считаю, что вы ошиблись, иначе написал бы именно это:) Поясню свою позицию:

1) Реализация инкапсуляции, наследования и полиморфизма в каждом языке отличается. Бывает, что сильно. Если просят для Javascript, нужно объяснять на примере Javascript, даже если знатокам других языков такая реализация не нравится, потому что отличается от привычной им.

2) Термины вроде «виртуального метода» требуют пояснения. Я и написал про разные реализации методов, потому что не понял — а что вы имеет ввиду?

Ну и я не имел ни малейшей цели задеть вас и ваши знания. Всё ровно наоборот — я призываю немного отойти от переложения на Javascript примеров на C#, потому что мне кажется, что в Javascript некоторые вещи-таки можно объяснить просто.

[Алексей Павлов]

@Petroveg Хорошо, давайте я так скажу.
В статических языках есть два вида методов - обычные и виртуальные. Полиморфизм в них работает только на виртуальных. Что такое виртуальные - я попытался объяснить в своём ответе.
В динамических языках "обычных" методов нет - есть только те, которые в статических называются виртуальными.

>1) Реализация инкапсуляции, наследования и полиморфизма в каждом языке отличается
Верно. Именно поэтому нужно (нужно!) понимать общие принципы, а не их реализации в конкретном языке. Я, как преподаватель, постарался показать более общий принцип, и указал, что в конкретном языке это реализуется так-то (согласен, что переход от общего к js я плохо показал - сейчас сделаю апдейт к своему ответу).

>2) Термины вроде «виртуального метода» требуют пояснения.
Требуют. Я попытался объяснить их в своём ответе, но, похоже, плохо. Опять же - см. апдейт.

>мне кажется, что в Javascript некоторые вещи-таки можно объяснить просто
В том и проблема. В javascript принцип полиморфизма применяется ВСЕГДА при вызове ЛЮБОГО метода (кроме, разве что, "статических", но и тут, наверняка, можно что-нибудь придумать). И в javascript можно вообще забыть, что есть такой принцип. Привыкнув к тому, что в javascript вообще не нужно думать о полиморфизме, потому что без полиморфизма невозможно, при переходе на другой язык возникнут проблемы.

Кстати, как я уже говорил в другом комменте, полиморфизм может быть не только на основе наследования. Просто обычно, говоря о полиморфизме, имеют в виду именно реализацию на наследовании.

[Евгений Петров]

@lexxpavlov как преподаватель преподавателю скажу, что иногда не нужно рассказывать полную картину на всю глубину. Можно кратко, дав ссылки теорию и на другие реализации. Представьте, если вы в XV веке рассказывали бы о теории радиотелескопии и адаптивной оптике на вопрос «Почему эти светлые точки на небе не двигаются?».

В этом вашем ответе всё ясно и чётко, и я бы на месте слушающего понял, что тут одна картина, а при изучении того же C# нужно смотреть на эти же вопросы в другом свете.

Answer 4

[Артем Лисовский]

www.cyberguru.ru/web/html/javascript-introduction-...

..

//Конструктор родительского класса
function Animal(name)
{
  this.name = name;
}

Animal.prototype.speak = function()
{
  alert(this.name + " says:");
}

//Конструктор унаследованного класса "Dog"
function Dog(name)
{
  Animal.call(this, name);
}

Dog.prototype.speak = function()
{
  Animal.prototype.speak.call(this);
  
  alert("woof");
}

//Конструктор унаследованного класса "Cat"
function Cat(name)
{
  Animal.call(this, name);
}

Cat.prototype.speak = function()
{
  Animal.prototype.speak.call(this);
  
  alert("miaow");
}

..

Если вызовем метод speak задан в прототипе, а использовать мы его можем как от собаки, так и от кошки. Получим действия прототипа и затем переопределенное исполнение метода для каждого наследуемого элемента.

var d = new Dog("Fido");     //Создает экземпляр Dog
d.speak();                   //Вызывает функцию speak() класса Dog
 
var c = new Cat("Lucy");     //Создает экземпляр Cat
c.speak();                   //Вызывает функцию speak() класса Cat

Будет "Fido says: woof" и "Lucy says: meow"

Comments

[Степан]

Я тоже гуглить умею

[Евгений Петров]

Вот только в этом примере Dog и Cat называть унаследованными классами я бы не стал — они ничего не наследуют:)

[Евгений Петров]

@torrie и вообще этот пример ничего не показывает, кроме организации 3-х несвязанных конструкторов и методов с одинаковыми именами.

Answer 5

[Shetani]

Статейка в тему.

Comments

[Степан]

Я тоже гуглить умею