Java多态性浅析
来源:互联网 发布:素描入门 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 03:25
前言
今天我们要讲的是 Java的三大特性之一—多态性,而讲到多态,就不能不提与之息息相关的另一个概念—动态绑定。我们先看一下定义:一个对象变量可以指示多种实际类型的对象被称为多态(polymorphism)。在运行时能够自动地选择调用哪个方法的现象称为动态绑定(dynamic binding)。动态绑定是多态的技术实现。
在Java中实现多态的方式:
1. 实现接口
2. 继承父类,重写方法
3. 方法重载
简而言之:父类(接口)引用指向子类对象,子类重写父类方法。
这样做的好处显而易见,将方法的具体实现交给子类来做,父类/接口不必关心到底是哪个子类、如何实现,使方法更有兼容性。我们查看JDK源码或者一些框架的源码就会发现这一点。举个简单地例子:Servlet的init()和destroy方法、Spring的ApplicationContextAware接口的setApplicationContext(ApplicationContext)方法。Servlet和SpringMVC的初始化及请求处理过程浅析
我们来看个简单的例子
public class Fruit { public void print(){ System.out.println("Fruit"); } protected void test() { System.out.println("test fruit"); }}public class Apple extends Fruit { @Override public void print() { System.out.println("Apple"); } @Override public void test() { System.out.println("test apple"); }}public class Banana extends Fruit { @Override public void print() { System.out.println("Banana"); } @Override public void test() { System.out.println("test banana"); }}public static void main(String[] args) { Fruit[] fruits = new Fruit[3]; fruits[0] = new Fruit(); fruits[1] = new Apple(); fruits[2] = new Banana(); for (Fruit fruit : fruits) { fruit.print(); }}
这个例子很简单,父类数组接收子类对象作为元素,没毛病。我想输出结果大家也都能猜到:
Fruit
Apple
Banana
但是原理是什么呢?对于这个原理我看到过很多版本,有的人说 子类方法覆盖了父类方法,有人说这是Java的动态绑定,自动搜索到应该执行的方法,我上大学时,老师这样跟我解释”调用的实际上还是父类的方法,只是子类的方法地址上传到了父类方法的入口,覆盖掉了父类方法”,众说纷纭,不一而足。
我们先不说谁对谁错,反正我是以老师的说法为标准答案好几年,直到我看到了《Core Java》里面的解释。。。
动态绑定的原理和调用过程分析
1. 编译器查看对象的声明类型和方法名。假设调用x.f(param),且隐式参数x的声明类型(即实际类型)为C,那么编译器会一一列举C类中的所有的名为f的方法和其父类中的public且名为f的方法(父类的私有方法不可访问)。至此,编译器一伙的所有可能被调用的候选方法。
2. 编译器将查看调用方法时提供的参数类型。我们知道唯一确定一个方法的特征叫做方法签名,方法名称+参数类型和个数决定了一个参数,方法名相同、参数不同的叫做方法重载,编译器通过方法名和参数查找方法的过程叫做重载解析。如果编译器没有找到对应的方法或者找到多个对应的方法,编译器会报错。
3. 如果是private方法(子类不能继承,所以不存在重写)、static方法(类方法,与实例对象无关)、final方法(被final修饰的方法子类不可重写),那么编译器可以明确地知道应该调用哪个方法,这种调用方式成为静态绑定。
4. 使用动态绑定调用方法时,虚拟机一定先查找对象x所引用的实际类型中方法签名匹配的方法,如果实际类型中不存在,则会查找父类,以此类推向上查找。
看到这里我们就能明白为什么会有多态性和动态绑定的原理了,但是如果调用一个方法要以这样的过程来查找方法的话,效率实在低下,那么有没有更加高效的方法呢? 那肯定是有的:
方法表
如果看过《JVM内存结构》,那么我们会知道,一个类在被ClassLoader加载到VM中的过程中,就会在线程共享区,生成这个类的一系列的共享数据:常量池、静态变量、ClassLoader和Class的引用、字段、方法信息等等,其中这个方法信息就是我们要讲的类的方法表。
方法表列出了所以的方法的签名和实际调用的方法,这样在真正调用方法的时候,虚拟机仅需查找这个表就行了。
对于上面的例子,我们来分析一下类的方法表组成。
Fruit:
print()–>Fruit.print()
test()—>Fruit.test()
toString—>Object.toString()
….省略继承自Object其他的方法
Apple:
print()—>Apple.print()、Fruit.print()
test()—>Apple.test()、Fruit.test()
toString()—>Object.toString()
….省略继承自Object其他的方法
好了,经过以上的分析,我想大家都已明白和掌握了多态性和动态绑定的实现原理,那么我们下面来看另一段代码,并分析猜测一下输出结果。(如果你还未明白上面的,请继续理解。)
子类和父类的代码
package model;/** * @author rambo.pan * 2016年8月26日 */public class Animal { private int age; public void print(){ System.out.println("Animal"); } public void test(){ System.out.println("Animal Test"); print(); } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; }}package model;public class Person extends Animal{ private int age; private String name; @Override public void print() { super.print(); System.out.println("Person"); } @Override public void test() { super.test(); System.out.println("Person Test"); print(); } public Person(int age, String name) { this.age = age; this.name = name; } public Person(){ } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]"; }}
Test:
public static void main(String[] args) { Animal animal = new Person(); animal.test();}
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输出:
Animal Test
Animal
Person
Person Test
Animal
Person
你猜对了吗?
Tips
在覆盖(重写)一个方法的时候,子类方法不能低于父类方法的可见性。
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