Java JVM 多态(动态绑定)

@author ixenos

摘要:绑定、动态绑定实现多态、多态的缺陷、纯继承与扩展接口、向下转型与RTTI

绑定


将一个方法的调用和一个方法的主体关联起来,称作(方法调用)绑定:

  1.前期绑定:在程序执行前绑定(由编译器和连接程序实现);

  2.后期绑定:在运行时根据对象的类型绑定(也称动态绑定运行时绑定);

a) 实现条件:能在运行时判断对象的类型,从而关联对应主体,调用其方法

b) 编译器一直不知道真实对象类型,只将其认作引用变量的类型且知道有继承关系

c) Java中除了static方法final方法private方法相当于final方法)是前期绑定之外,其他所有的方法都是后期绑定

动态绑定实现多态


多态作用:

  1.消除类型之间的耦合关系,使我们可以编写只与基类打交道的程序代码了(比如List<String> = new ArrayList<>();)

  2.使程序有可扩展性,我们可从通用的基类继承出新的数据类型从而添加新的功能,而不需要改变对应接受参数的方法,只与基类接口通信

动态绑定:

  1. 假设B extends A,若使A = new B()向上转型,则编译器认为这是合理的协变,编译通过!但此时编译器只知道B是A的子类,无法得知B的具体类型!

  2. 运行时,Java的后期绑定机制判定该对象new B()的运行时类型为B,所以方法的调用策略是从B类中调用相应方法(static、final方法除外)

  3. 动态绑定(后期绑定或运行时绑定)常被指称为多态

多态的缺陷


 “覆盖”私有方法时

 public class Pri{
private void f(){ System.out.println("I'm private f()"); } public static void main(String[] args){
Pri pri = new Pub(); //向上转型,动态调用Pub类方法
pri.f();
}
} class Pub{
public void f(){ System.out.println("I'm public f()"); }
} ----------------------------------
输出: I'm private f()

  我们期望输出是public f(),但private方法被认为是final方法,属于前期绑定,这对导出类(子类)是屏蔽的,因此没有重写!只是重载了但我们不知道

  此时,Pub类中的f()方法就是一个全新的方法,两个方法存在不同类中

  结论:虽然只有非private方法可以覆盖,但也要注意这种试图覆盖private方法的行为,毕竟编译器不会报错(因为根本就是创建一个新的方法)导致方法不按照初衷来执行

不适用多态的范围:域、静态方法与final方法

  只有普通方法的调用可以是多态的

  :当Sub对象转型为Super引用时,任何域访问操作都由编译器解析,因此不是多态的;

    而此时将为Super.field和Sub.field分配不同存储空间,此时Sub包含两个域,他自己的和从super得到的;

    若Super.field是private的,那么Sub是看不到的;

    若Super.field是public且子类域覆盖了父类域,Sub的默认域就是子类域,要调用父类域要用super.field(field替换为父类域引用变量)

  静态方法:静态方法是与类相关联的而不是与对象

  final方法:final阻止子类重写,但可重载

纯继承与扩展接口


纯继承:

导出类只覆盖基类的方法,导出类只具有和基类相同的接口,此时导出类可以完全代替基类,基类可以接受发送给导出类的任何信息,我们只需要从导出类向上转型,永远不需要知道正在处理的对象的确切类型,这是通过多态(动态绑定)处理的

 Shape{
draw(){}
erase(){}
} Circle extends Shape{
draw(){}
erase(){}
} Square extends Shape{
draw(){}
erase(){}
} Triangle extends Shape{
draw(){}
erase(){}
}

扩展接口:

扩展导出类的功能,但是,导出类中接口的扩展部分不能被基类访问,因此,一旦扩展接口的导出类对象向上转型,就不能调用那些新方法

 Useful{
draw(){}
erase(){}
} MoreUseful extends Useful{
draw(){}
erase(){} //扩展接口
freak(){}
flyme(){}
}

向下转型与RTTI


向上转型:

向上转型是安全的,因为基类不会具有大于导出类的接口

向下转型:

向下转型是不安全的,由“运行时类型识别”RTTI(Run-Time Type Identification)来确保向下转型正确性

 Useful{
draw(){}
erase(){}
} MoreUseful extends Useful{
draw(){}
erase(){} //扩展接口
freak(){}
flyme(){}
} public class RTTI{
public static void mian(String[] args){
Useful[] x = { new Useful() , new MoreUseful() }; // ((MoreUseful)x[0]).freak(); //ERROR 向下转型失败,因为x[0]对象不具有MoreUseful类中的扩展接口 ((MoreUseful)x[1]).freak(); //向下转型成功/RTTI

RTTI行为示例

一个基类引用的对象,如果想访问特定导出类对象的扩展接口,就可以尝试向下转型,但是该基类对象本身必须是导出类类型或者其子类型,才能转型成功

  

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