Java中的绑定

1 前言

做了一次笔试题，发现了一题问答题，是关于Java绑定的：

当时做的时候是完全不会的。。。

于是这里补上一篇Java绑定的文章。

2 绑定

首先来了解一下绑定的概念。绑定是指一个方法的调用与方法所在的类关联起来。

很抽象吧，举个例子，如果父类与子类存在同名方法，子类对父类方法进行了重写，那么就需要绑定来区分调用的到底是父类的方法还是子类的方法。相对简单的一种理解是，绑定是一个方法的调用与调用这个方法的类连接在一起的过程。

而绑定具体又可以分为：

• 静态绑定：就是程序执行前，方法已经被绑定，可以简单理解成编译期绑定
• 动态绑定：在运行时根据具体对象的类型进行绑定，通过一些机制去运行时判断对象的类型，并分别调用适当的方法

3 静态绑定

静态绑定也叫前期绑定、编译期绑定，在程序运行之前，也就是编译时期JVM能够确认方法由谁调用，这种机制就叫静态绑定。

如果一个方法由private、static、final任意一个关键字修饰，那么这个方法就是静态绑定的，原因很简单，因为：

• private修饰的方法，无法由本类以外的类调用，也就是调用者只能是该类
• static修饰的方法，通过类名.方法名进行调用，也可以唯一确定了调用的类
• final修饰的方法，不能被子类进行重写，在编译期就能确定了调用的类

这三个关键字修饰的方法，都可以在编译时期就能唯一确定了调用的类，不存在子类调用的问题，因此使用静态绑定，而不是动态绑定。

4 动态绑定

动态绑定就是运行时根据对象的类型进行绑定，简单来说，JVM在运行时期决定由哪个对象调用的过程称为动态绑定。

比如：

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        A b = new B();
        b.print();
    }
}

class A{
    public void print(){
        System.out.println("A");
    }
}

class B extends A{
    @Override
    public void print(){
        System.out.println("B");
    }
}

由于B类继承了A类，因此创建对象的时候：

A b = new B();

编译期并不知道b真正引用的是A类还是B类，在运行的时候才知道b是一个A类对象，但是指向了B类的引用。

在Java中，所有的非final、private、static的方法都是动态绑定的，因为只要继承了就能重写。

5 区别

• 发生时期：静态绑定发生在编译时期，动态绑定发生在运行时期
• 灵活性：动态绑定的灵活性要比静态绑定高，因为静态绑定在编译的时期就确定了，而动态绑定在编译的时候并不知道是调用哪一个类的方法
• 速度：静态绑定调用方法的速度要快于动态绑定，因为静态绑定可以直接调用，而动态绑定需要去搜索方法表

6 动态绑定的过程

在了解动态绑定的过程之前，先了解一些前置知识。

6.1 方法调用

Java中的方法调用有两类：

• 静态方法调用
• 动态方法调用

而方法调用的指令有四个，分别是：

• invokestatic
• invokespecial
• invokevirtual
• invokeinterface

前两个是静态绑定的，而后两个是动态绑定的。

6.2 方法表

方法表是字节码文件的一部分，每个类都有一个方法表，方法表是为invokevirtual以及invokeinterface指令服务的。由于Java中的类都继承于Object，因此，在默认情况下，所有类的方法表中都有Object的方法，如果重写了其中的方法，就会改变其中的描述符。比如，Object类的方法表可以简单理解如下：

而加载了A类的字节码后，因为A类并没有重写任何的Object方法，因此只是添加了A类本身的方法：

而加载了B类的字节码后，因为重写了print()，因此方法表如下：

6.3 具体过程

了解了前置知识后看具体过程就会相对简单一点了，动态绑定的过程可以分为三步：

• 虚拟机提取对象实际类型的方法表：JVM获取到对象的实际类型后，再获取该类型的方法表
• 虚拟机搜索方法签名：当调用b.print()时，通过方法表发现实际方法是B.print()
• 调用方法：调用B.print()

7 参考

• StackOverflow-How does dynamic binding happens in JVM?
• 博客园-Java多态实现原理