Java多态之动态绑定
Java多态之动态绑定
上篇回顾:多态是面向对象程序设计非常重要的特性,它让程序拥有 更好的可读性和可扩展性。
- 发生在继承关系中。
- 需要子类重写父类的方法。
- 父类类型的引用指向子类类型的对象。
自始至终,多态都是对于方法而言,对于类中的成员变量,没有多态的说法。
上篇说到:一个基类的引用变量接收不同子类的对象将会调用子类对应的方法,这其实就是动态绑定的过程。在理解动态绑定之前,先补充一些概念。
引用变量的类型
引用类型的变量具有两种类型:编译时类型和运行时类型。(也分别叫做声明类型和实际类型)举个简单的例子:
//假设Student类是Person类的子类
Person p = new Student();
编译时类型
- 也叫声明类型,即由声明变量时的类型所决定。
- 上式的
Person
即为引用变量p的编译时类型。
运行时类型
- 也叫实际类型,即由指向对象的实际类型所决定。
- 上式的
Student
即为引用变量p的运行时类型。
方法绑定
将方法调用同方法主体关联起来被称为绑定。
静态绑定
在程序执行前进行绑定,叫做静态绑定,也称作前期绑定。在面向过程的语言中是默认的绑定方式。
在Java中,用private、static和final修饰的方法(static和final之后会做出总结)或构造器能够准确地让编译器调用哪个方法,就是静态绑定(static binding)。
动态绑定
在运行时根据对象的运行时类型进行绑定,叫做动态绑定,也叫做后期绑定。当然在Java中,除了静态绑定的那些方法,其他方法的调用方式就是动态绑定啦。
public class DynamicBinding {
//Object是所有类的超类,根据向上转型,该方法可以接受任何类型的对象
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 {
}
- 四句调用方法的语句中的形参,编译时类型都是
Object
。注意:引用变量只能调用编译时类型所具有的方法。 - 它们运行时类型各不相同,所以解释运行器在运行时,会调用它们各自类型中重写的方法。
- 相同的类型的引用变量,在调用同一个方法时,表现出不同的行为特征,这就是多态最直观的体现吧。
方法表
我们还可以发现,test(new PrimaryStudent());
的运行结果是Student
,,结果很明显,因为 PrimaryStudent
类中并没有重写父类的方法,如果采用动态绑定的方式调用方法,虚拟机会首先在本类中寻找适合的方法,如果没有,会一直向父类寻找,直到找到为止。
那么,每次调用时都要向上寻找,时间开销必然会很大。为此虚拟机预先为每个类都创建了方法表,其中列出了所有的方法签名(返回值类型不算)和实际调用的方法,这样子的话,在调用方法时直接查表就可以了。(值得一提的是,如果用super限定调用父类方法,那么将直接在实际类型的父类的表中查找)
- 下面是
Person
类的方法表:
Person:
//下面省略Object方法签名
//xxx()-> Object.xxx()
//方法签名->实际调用的方法
toString()->Person.toString()
run()->Person.run()
count(int)->Person(int)
- 下面是
Student
类的方法表:
Student:
//下面省略Object方法签名
//xxx()-> Object.xxx()
//方法签名->实际调用的方法
toString()->Student.toString()
jump()->Student.jump()
run()->Person.run()
count(int)->Person(int)
- 下面是
PrimaryStudent
类的方法表(PrimaryStudent
类为空,直接继承Student
类):
PrimaryStudentt:
//下面省略Object方法签名
//xxx()-> Object.xxx()
//方法签名->实际调用的方法
toString()->Student.toString()
jump()->Student.jump()
run()->Person.run()
count(int)->Person(int)
- 因此,在执行
test(new PrimaryStudent());
语句时,虚拟机将会提取PrimaryStudent
的方法表。 - 虚拟机将会在表中搜索定义
toString
签名的类。这时虚拟机已经知道需要调用Student
类型的toString()
方法。 - 最后,调用方法,完毕。
动态绑定大大提升了程序的可扩展性,比如,我现在要新增一个
Teacher
类,可以直接让Teache
r类继承于Person
类,再用Object
类的引用指向Teacher
对象,而不用做其他的代码调整,动态绑定自动搞定,就相当舒服。
参考书籍:《Thinking in Java》、《Java核心技术卷I》
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