0．前言
轉載請標明出處：http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/52191321
多態在Java技術里有很重要的地位，在面試中也會經常被問到。
多態的使用大家應該都比較了解，但是多態的實現原理就有點抽象了，查了很多很多資料，連續幾天斷斷續續的看，有時候看着看着就走神了。畢竟太抽象，哈哈~
不過依然硬着頭皮看下來了（也不知道看了多少遍），並且將很多資料里關於多態的知識進行了整理（添添加加刪刪減減了很久，也把重點根據自己的理解用紅字標出），便有了這篇文章。通過這篇文章相信可以幫助你更加深刻的理解多態。
1．Java多態概述
Java的方法重載，就是在類中可以創建多個方法，它們具有相同的名字，但可具有不同的參數列表、返回值類型。調用方法時通過傳遞的參數類型來決定具體使用哪個方法，這就是多態性。
Java的方法重寫，是父類與子類之間的多態性，子類可繼承父類中的方法，但有時子類並不想原封不動地繼承父類的方法，而是想作一定的修改，這就需要采用方法的重寫。重寫的參數列表和返回類型均不可修改。
2．方法重寫后的動態綁定
多態允許具體訪問時實現方法的動態綁定。Java對於動態綁定的實現主要依賴於方法表，通過繼承和接口的多態實現有所不同。
繼承：在執行某個方法時，在方法區中找到該類的方法表，再確認該方法在方法表中的偏移量，找到該方法后如果被重寫則直接調用，否則認為沒有重寫父類該方法，這時會按照繼承關系搜索父類的方法表中該偏移量對應的方法。
接口：Java 允許一個類實現多個接口，從某種意義上來說相當於多繼承，這樣同一個接口的的方法在不同類方法表中的位置就可能不一樣了。所以不能通過偏移量的方法，而是通過搜索完整的方法表。
3．JVM的結構（拓展知識，不了解可以看看）
從上圖可以看出，當程序運行需要某個類時，類加載器會將相應的class文件載入到JVM中，並在方法區建立該類的類型信息（包括方法代碼，類變量、成員變量、以及本博文要重點討論的方法表）。
注意，這個方法區中的類型信息跟在堆中存放的class對象是不同的。在方法區中，這個class的類型信息只有唯一的實例（所以方法區是各個線程共享的內存區域），而在堆中可以有多個該class對象。可以通過堆中的class對象訪問到方法區中類型信息。就像在java反射機制那樣，通過class對象可以訪問到該類的所有信息一樣。
【重點】
方法表是實現動態調用的核心。為了優化對象調用方法的速度，方法區的類型信息會增加一個指針，該指針指向記錄該類方法的方法表，方法表中的每一個項都是對應方法的指針。這些方法中包括從父類繼承的所有方法以及自身重寫（override）的方法。
4．Java 的方法調用方式（拓展知識，可以不看）
Java 的方法調用有兩類，動態方法調用與靜態方法調用。
靜態方法調用是指對於類的靜態方法的調用方式，是靜態綁定的；而動態方法調用需要有方法調用所作用的對象，是動態綁定的。
類調用 (invokestatic) 是在編譯時就已經確定好具體調用方法的情況。
實例調用 (invokevirtual)則是在調用的時候才確定具體的調用方法，這就是動態綁定，也是多態要解決的核心問題。
JVM 的方法調用指令有四個，分別是 invokestatic，invokespecial，invokesvirtual 和 invokeinterface。前兩個是靜態綁定，后兩個是動態綁定的。本文也可以說是對於JVM后兩種調用實現的考察。
5．方法表與方法調用
如有類定義 Person, Girl, Boy
class Person {
public String toString(){
return "I'm a person.";
}
public void eat(){}
public void speak(){}
}
class Boy extends Person{
public String toString(){
return "I'm a boy";
}
public void speak(){}
public void fight(){}
}
class Girl extends Person{
public String toString(){
return "I'm a girl";
}
public void speak(){}
public void sing(){}
}
當這三個類被載入到 Java 虛擬機之后，方法區中就包含了各自的類的信息。Girl 和 Boy 在方法區中的方法表可表示如下：
可以看到，Girl 和 Boy 的方法表包含繼承自 Object 的方法，繼承自直接父類 Person 的方法及各自新定義的方法。注意方法表條目指向的具體的方法地址，如 Girl 繼承自 Object 的方法中，只有 toString() 指向自己的實現（Girl 的方法代碼），其余皆指向 Object 的方法代碼；其繼承自於 Person 的方法 eat() 和 speak() 分別指向 Person 的方法實現和本身的實現。
如果子類改寫了父類的方法，那么子類和父類的那些同名的方法共享一個方法表項。
因此，方法表的偏移量總是固定的。所有繼承父類的子類的方法表中，其父類所定義的方法的偏移量也總是一個定值。
Person 或 Object中的任意一個方法，在它們的方法表和其子類 Girl 和 Boy 的方法表中的位置 (index) 是一樣的。這樣 JVM 在調用實例方法其實只需要指定調用方法表中的第幾個方法即可。
如調用如下:
class Party{
void happyHour(){
Person girl = new Girl();
girl.speak(); }
}
當編譯 Party 類的時候，生成 girl.speak()的方法調用假設為：
Invokevirtual #12
設該調用代碼對應着 girl.speak(); #12 是 Party 類的常量池的索引。JVM 執行該調用指令的過程如下所示：
（1）在常量池（這里有個錯誤，上圖為ClassReference常量池而非Party的常量池）中找到方法調用的符號引用 。
（2）查看Person的方法表，得到speak方法在該方法表的偏移量（假設為15），這樣就得到該方法的直接引用。
（3）根據this指針得到具體的對象（即 girl 所指向的位於堆中的對象）。
（4）根據對象得到該對象對應的方法表，根據偏移量15查看有無重寫（override）該方法，如果重寫，則可以直接調用（Girl的方法表的speak項指向自身的方法而非父類）；如果沒有重寫，則需要拿到按照繼承關系從下往上的基類（這里是Person類）的方法表，同樣按照這個偏移量15查看有無該方法。
6．接口調用
因為 Java 類是可以同時實現多個接口的，而當用接口引用調用某個方法的時候，情況就有所不同了。
Java 允許一個類實現多個接口，從某種意義上來說相當於多繼承，這樣同樣的方法在基類和派生類的方法表的位置就可能不一樣了。
interface IDance{
void dance();
}
class Person {
public String toString(){
return "I'm a person.";
}
public void eat(){}
public void speak(){}
}
class Dancer extends Person implements IDance {
public String toString(){
return "I'm a dancer.";
}
public void dance(){}
}
class Snake implements IDance{
public String toString(){
return "A snake."; }
public void dance(){
//snake dance
}
}
可以看到，由於接口的介入，繼承自接口 IDance 的方法 dance()在類 Dancer 和 Snake 的方法表中的位置已經不一樣了，顯然我們無法僅根據偏移量來進行方法的調用。
Java 對於接口方法的調用是采用搜索方法表的方式，如，要在Dancer的方法表中找到dance()方法，必須搜索Dancer的整個方法表。
因為每次接口調用都要搜索方法表，所以從效率上來說，接口方法的調用總是慢於類方法的調用的。