目錄

• Java多態之動態綁定
  • 引用變量的類型
    • 編譯時類型
    • 運行時類型
  • 方法綁定
    • 靜態綁定
    • 動態綁定
    • 方法表

Java多態之動態綁定

上篇回顧：多態是面向對象程序設計非常重要的特性，它讓程序擁有 更好的可讀性和可擴展性。

• 發生在繼承關系中。
• 需要子類重寫父類的方法。
• 父類類型的引用指向子類類型的對象。
  自始至終，多態都是對於方法而言，對於類中的成員變量，沒有多態的說法。
  上篇說到：一個基類的引用變量接收不同子類的對象將會調用子類對應的方法，這其實就是動態綁定的過程。在理解動態綁定之前，先補充一些概念。

引用變量的類型

引用類型的變量具有兩種類型：編譯時類型和運行時類型。（也分別叫做聲明類型和實際類型）舉個簡單的例子：

//假設Student類是Person類的子類
Person p = new Student();

編譯時類型

• 也叫聲明類型，即由聲明變量時的類型所決定。
• 上式的Person即為引用變量p的編譯時類型。

運行時類型

• 也叫實際類型，即由指向對象的實際類型所決定。
• 上式的Student即為引用變量p的運行時類型。

方法綁定

將方法調用同方法主體關聯起來被稱為綁定。

靜態綁定

在程序執行前進行綁定，叫做靜態綁定，也稱作前期綁定。在面向過程的語言中是默認的綁定方式。

在Java中，用private、static和final修飾的方法（static和final之后會做出總結）或構造器能夠准確地讓編譯器調用哪個方法，就是靜態綁定（static binding）。

動態綁定

在運行時根據對象的運行時類型進行綁定，叫做動態綁定，也叫做后期綁定。當然在Java中，除了靜態綁定的那些方法，其他方法的調用方式就是動態綁定啦。

public class DynamicBinding {
    //Object是所有類的超類，根據向上轉型，該方法可以接受任何類型的對象
    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 {
}

• 四句調用方法的語句中的形參，編譯時類型都是Object。注意：引用變量只能調用編譯時類型所具有的方法。
• 它們運行時類型各不相同，所以解釋運行器在運行時，會調用它們各自類型中重寫的方法。
• 相同的類型的引用變量，在調用同一個方法時，表現出不同的行為特征，這就是多態最直觀的體現吧。

方法表

我們還可以發現，test(new PrimaryStudent());的運行結果是Student,，結果很明顯，因為 PrimaryStudent類中並沒有重寫父類的方法，如果采用動態綁定的方式調用方法，虛擬機會首先在本類中尋找適合的方法，如果沒有，會一直向父類尋找，直到找到為止。

那么，每次調用時都要向上尋找，時間開銷必然會很大。為此虛擬機預先為每個類都創建了方法表，其中列出了所有的方法簽名（返回值類型不算）和實際調用的方法，這樣子的話，在調用方法時直接查表就可以了。（值得一提的是，如果用super限定調用父類方法，那么將直接在實際類型的父類的表中查找）

• 下面是Person類的方法表：

Person：
    //下面省略Object方法簽名
    //xxx()-> Object.xxx()
    //方法簽名->實際調用的方法
    toString()->Person.toString()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 下面是Student類的方法表：

Student:
    //下面省略Object方法簽名
    //xxx()-> Object.xxx()
    //方法簽名->實際調用的方法
    toString()->Student.toString()
    jump()->Student.jump()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 下面是PrimaryStudent類的方法表(PrimaryStudent類為空，直接繼承Student類）：

PrimaryStudentt:
    //下面省略Object方法簽名
    //xxx()-> Object.xxx()
    //方法簽名->實際調用的方法
    toString()->Student.toString()
    jump()->Student.jump()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 因此，在執行test(new PrimaryStudent());語句時，虛擬機將會提取PrimaryStudent的方法表。
• 虛擬機將會在表中搜索定義toString簽名的類。這時虛擬機已經知道需要調用Student類型的toString()方法。
• 最后，調用方法，完畢。

動態綁定大大提升了程序的可擴展性，比如，我現在要新增一個Teacher類，可以直接讓Teacher類繼承於Person類，再用Object類的引用指向Teacher對象，而不用做其他的代碼調整，動態綁定自動搞定，就相當舒服。

參考書籍：《Thinking in Java》、《Java核心技術卷I》