PHP Polymorphism，多型基礎概念和範例

PHP 多型是物件導向程式設計中的一個關鍵概念，允許不同類別的對象被當作同一類對象處理。這項特性促進了代碼的重用、模組化和擴展性，並在設計模式中有廣泛應用。

什麼是 PHP Polymorphism

多型的概念

多型（Polymorphism）是物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）中的三大基石之一，這三個分別是封裝（Encapsulation）、繼承（Inheritance）和多型（Polymorphism）。

多型這個字源自希臘語，意為 “多種形態”，在程式設計的世界中，它允許我們使用一個介面或一個基礎類別來表示多種不同的實現。

多型這個詞聽起來可能很艱深，但其實它的核心觀念非常簡單。想像一下你有一把「萬能鑰匙」，這把鑰匙可以開很多種不同的鎖。

多型就是程式設計中的「萬能鑰匙」！它讓你可以用同一把鑰匙來處理很多不同類型的鎖，簡短來說，就是你可以用一個通用的方式來解決一系列相似的問題。

多型的目的

多型的主要目的是為了提供一個機制，讓一個名稱可以用於多個相關但不同類型的對象。這樣可以減少代碼的重複，並允許多個類別共享同一個介面或實現。這不僅可以提高代碼的可讀性和可維護性，也讓代碼更容易測試和重用。

使用多型有幾個明顯的優點：

代碼重用：你不必為每種特定情況寫一堆不同的代碼。一個多型的函數或方法就能搞定！

易於維護：如果你有一個功能要應用在五個不同的類別上，而這個功能以後可能還會改變。使用多型，你只需要改動一個地方的代碼，而不是五個。

靈活性：多型讓你的程式更加靈活。如果未來你想要添加或修改某些功能，你可以輕鬆地做到這一點，而不會影響到其他部分的代碼。

降低耦合：多型也有助於降低程式中各個類別或模組之間的依賴。這使得系統更為靈活，更容易進行更改和維護。

多型的實現

PHP 是一個動態類型的語言，所以它對多型的支持非常自然。在 PHP 裡，你會發現有好幾種方式來實現多型，比如透過繼承（Inheritance）和介面（Interfaces）。但不管你選擇哪一種方式，核心觀念都是一樣的：讓不同的物件可以用同一種方式來處理。

在 PHP 中，多型主要通過以下幾種方式來實現：

方法覆寫（Method Overriding）：在繼承的子類別中改寫基礎類別的方法。

介面（Interface）：定義一個介面，然後讓多個類別實現這個介面。

抽象類別（Abstract Class）：使用抽象類別作為基礎，然後讓多個子類別繼承這個抽象類別。

PHP Polymorphism 範例

基礎範例：動物叫聲

考慮一個簡單的例子，我們有一個 Animal 類別，其中有一個 makeSound 方法。我們也有幾個繼承自 Animal 的子類別：Dog、Cat。

// 基礎的 Animal 類別
class Animal {
    public function makeSound() {
        echo "Some generic animal sound";
    }
}

// 繼承自 Animal 的 Dog 類別
class Dog extends Animal {
    public function makeSound() {
        echo "Woof!";
    }
}

// 繼承自 Animal 的 Cat 類別
class Cat extends Animal {
    public function makeSound() {
        echo "Meow!";
    }
}

在這個例子中，Animal 類別定義了一個 makeSound 方法，而 Dog 和 Cat 類別則分別覆寫（Override）了這個方法。

// 使用多型
function animalSound(Animal $animal) {
    $animal->makeSound();
}

$dog = new Dog();
$cat = new Cat();

animalSound($dog);  // 輸出：Woof!
animalSound($cat);  // 輸出：Meow!

這裡的 animalSound 函數接受一個 Animal 類型的參數。由於 Dog 和 Cat 都是 Animal 的子類，所以它們都可以作為這個函數的參數。

進階範例：形狀和面積

問題描述

假設我們需要計算不同形狀（如：正方形、圓形、三角形等）的面積。這些形狀都有「面積」這一共同特性，但計算面積的方式對每一種形狀都是不同的。

基礎類別和介面

首先，我們可以定義一個 Shape 介面，其中包含一個 calculateArea 方法。這個方法將用於計算形狀的面積。

interface Shape {
    public function calculateArea();
}

實現多型

接下來，我們可以建立幾個實現了 Shape 介面的類別，比如 Circle、Square 和 Triangle。

class Circle implements Shape {
    private $radius;

    public function __construct($radius) {
        $this->radius = $radius;
    }

    public function calculateArea() {
        return pi() * pow($this->radius, 2);
    }
}

class Square implements Shape {
    private $sideLength;

    public function __construct($sideLength) {
        $this->sideLength = $sideLength;
    }

    public function calculateArea() {
        return pow($this->sideLength, 2);
    }
}

class Triangle implements Shape {
    private $base;
    private $height;

    public function __construct($base, $height) {
        $this->base = $base;
        $this->height = $height;
    }

    public function calculateArea() {
        return 0.5 * $this->base * $this->height;
    }
}

使用多型

有了這些類別後，我們可以創建一個函數來計算任何形狀的面積，而不需要知道它實際上是什麼形狀。

function calculateShapeArea(Shape $shape) {
    return $shape->calculateArea();
}

$circle = new Circle(5);
$square = new Square(4);
$triangle = new Triangle(3, 4);

echo "Circle area: " . calculateShapeArea($circle) . "\n";  // 輸出：Circle area: 78.539816339745
echo "Square area: " . calculateShapeArea($square) . "\n";  // 輸出：Square area: 16
echo "Triangle area: " . calculateShapeArea($triangle);     // 輸出：Triangle area: 6

在這個例子中，calculateShapeArea 函數接受一個實現了 Shape 介面的對象作為參數。由於 Circle、Square 和 Triangle 都實現了這個介面，它們都可以作為這個函數的參數。

這種方式增加了代碼的可擴展性和可維護性。假如未來我們要加入更多種形狀，只需要讓新的形狀類別實現 Shape 介面，而不需要修改 calculateShapeArea 函數。

實用範例：資料庫操作

問題描述

在大型應用程式中，我們可能會遇到需要與多種資料庫互動的情況，例如 MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等。每種資料庫的操作方法都有些許不同，但基本的 CRUD（Create、Read、Update、Delete）操作是類似的。

基礎介面

我們首先定義一個 Database 介面，其中包括基本的 CRUD 方法。

interface Database {
    public function connect();
    public function create($table, $data);
    public function read($table, $id);
    public function update($table, $data, $id);
    public function delete($table, $id);
}

實現多型

接著，我們可以為不同的資料庫（如 MySQL 和 MongoDB）建立實現了 Database 介面的類別。

// MySQL 的實現
class MySQLDatabase implements Database {
    public function connect() {
        // MySQL 連接邏輯
    }

    public function create($table, $data) {
        // MySQL 新增資料邏輯
    }

    public function read($table, $id) {
        // MySQL 讀取資料邏輯
    }

    public function update($table, $data, $id) {
        // MySQL 更新資料邏輯
    }

    public function delete($table, $id) {
        // MySQL 刪除資料邏輯
    }
}

// MongoDB 的實現
class MongoDBDatabase implements Database {
    public function connect() {
        // MongoDB 連接邏輯
    }

    public function create($table, $data) {
        // MongoDB 新增資料邏輯
    }

    public function read($table, $id) {
        // MongoDB 讀取資料邏輯
    }

    public function update($table, $data, $id) {
        // MongoDB 更新資料邏輯
    }

    public function delete($table, $id) {
        // MongoDB 刪除資料邏輯
    }
}

使用多型

有了這些類別後，我們可以編寫一個通用的資料操作函數，該函數可以接受任何實現了 Database 介面的對象。

function performDatabaseOperation(Database $db, $operation, $table, $data = null, $id = null) {
    switch ($operation) {
        case 'create':
            $db->create($table, $data);
            break;
        case 'read':
            return $db->read($table, $id);
        case 'update':
            $db->update($table, $data, $id);
            break;
        case 'delete':
            $db->delete($table, $id);
            break;
    }
}

$mysqlDB = new MySQLDatabase();
$mongoDB = new MongoDBDatabase();

// 使用 MySQL 進行新增操作
performDatabaseOperation($mysqlDB, 'create', 'users', ['name' => 'John', 'email' => 'john@email.com']);

// 使用 MongoDB 進行讀取操作
$userData = performDatabaseOperation($mongoDB, 'read', 'users', null, 'user_id_123');

這個設計使得我們可以靈活地在不同的資料庫之間切換，而不需要對資料操作函數進行任何修改。新增支持新的資料庫也變得相對容易，只需建立一個新的類別實現 Database 介面即可。

更所參考資源

1. PHP: The Right Way
2. Polymorphism – explain the polymorphism concept and show you how to implement polymorphism in PHP using abstract classes or interfaces.