Java多態之動態綁定

目錄

• Java多態之動態綁定
  • 引用變量的類型
    • 編譯時類型
    • 運行時類型
  • 方法綁定
    • 靜態綁定
    • 動態綁定
    • 方法表

Java多態之動態綁定

上篇回顧：多態是面向對象程序設計很是重要的特性，它讓程序擁有 更好的可讀性和可擴展性。

• 發生在繼承關係中。
• 須要子類重寫父類的方法。
• 父類類型的引用指向子類類型的對象。
  自始至終，多態都是對於方法而言，對於類中的成員變量，沒有多態的說法。
  上篇說到：一個基類的引用變量接收不一樣子類的對象將會調用子類對應的方法，這其實就是動態綁定的過程。在理解動態綁定以前，先補充一些概念。

引用變量的類型

引用類型的變量具備兩種類型：編譯時類型和運行時類型。（也分別叫作聲明類型和實際類型）舉個簡單的例子：

//假設Student類是Person類的子類
Person p = new Student();

編譯時類型

• 也叫聲明類型，即由聲明變量時的類型所決定。
• 上式的Person即爲引用變量p的編譯時類型。

運行時類型

• 也叫實際類型，即由指向對象的實際類型所決定。
• 上式的Student即爲引用變量p的運行時類型。

方法綁定

將方法調用同方法主體關聯起來被稱爲綁定。

靜態綁定

在程序執行前進行綁定，叫作靜態綁定，也稱做前期綁定。在面向過程的語言中是默認的綁定方式。

在Java中，用private、static和final修飾的方法（static和final以後會作出總結）或構造器可以準確地讓編譯器調用哪一個方法，就是靜態綁定（static binding）。

動態綁定

在運行時根據對象的運行時類型進行綁定，叫作動態綁定，也叫作後期綁定。固然在Java中，除了靜態綁定的那些方法，其餘方法的調用方式就是動態綁定啦。

public class DynamicBinding {
    //Object是全部類的超類，根據向上轉型，該方法能夠接受任何類型的對象
    public static void test(Object x) {
        System.out.println(x.toString());
    }

    public static void main(String[] args) {
        test(new PrimaryStudent());//Student
        test(new Student());//Student
        test(new Person());//Person
        test(new Object());//java.lang.Object@1b6d3586
    }
}

class Person extends Object {
    @Override
    public String toString() {
        return "Person";
    }
    public void run(){}
    public void count(int a){}
}

class Student extends Person {
    @Override
    public String toString() {
        return "Student";
    }
    public void jump(){}
}

class PrimaryStudent extends Student {
}

• 四句調用方法的語句中的形參，編譯時類型都是Object。注意：引用變量只能調用編譯時類型所具備的方法。
• 它們運行時類型各不相同，因此解釋運行器在運行時，會調用它們各自類型中重寫的方法。
• 相同的類型的引用變量，在調用同一個方法時，表現出不一樣的行爲特徵，這就是多態最直觀的體現吧。

方法表

咱們還能夠發現，test(new PrimaryStudent());的運行結果是Student,，結果很明顯，由於PrimaryStudent類中並無重寫父類的方法，若是採用動態綁定的方式調用方法，虛擬機會首先在本類中尋找適合的方法，若是沒有，會一直向父類尋找，直到找到爲止。

那麼，每次調用時都要向上尋找，時間開銷必然會很大。爲此虛擬機預先爲每一個類都建立了方法表，其中列出了全部的方法簽名（返回值類型不算）和實際調用的方法，這樣子的話，在調用方法時直接查表就能夠了。（值得一提的是，若是用super限定調用父類方法，那麼將直接在實際類型的父類的表中查找）

• 下面是Person類的方法表：

Person：
    //下面省略Object方法簽名
    //xxx()-> Object.xxx()
    //方法簽名->實際調用的方法
    toString()->Person.toString()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 下面是Student類的方法表：

Student:
    //下面省略Object方法簽名
    //xxx()-> Object.xxx()
    //方法簽名->實際調用的方法
    toString()->Student.toString()
    jump()->Student.jump()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 下面是PrimaryStudent類的方法表(PrimaryStudent類爲空，直接繼承Student類）：

PrimaryStudentt:
    //下面省略Object方法簽名
    //xxx()-> Object.xxx()
    //方法簽名->實際調用的方法
    toString()->Student.toString()
    jump()->Student.jump()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 所以，在執行test(new PrimaryStudent());語句時，虛擬機將會提取PrimaryStudent的方法表。
• 虛擬機將會在表中搜索定義toString簽名的類。這時虛擬機已經知道須要調用Student類型的toString()方法。
• 最後，調用方法，完畢。

動態綁定大大提高了程序的可擴展性，好比，我如今要新增一個Teacher類，能夠直接讓Teacher類繼承於Person類，再用Object類的引用指向Teacher對象，而不用作其餘的代碼調整，動態綁定自動搞定，就至關舒服。

參考書籍：《Thinking in Java》、《Java核心技術卷I》