java多型總結以及動態繫結機制
阿新 • • 發佈：2019-01-06
什麼是多型？
1.繼承體現了多型，JAVA裡沒有多繼承，一個類之能有一個父類。而繼承的表現就是多型。一個父類可以有多個子類，而在子類裡可以重寫父類的方法（例如方法print()），這樣每個子類裡重寫的程式碼不一樣，自然表現形式就不一樣。這樣用父類的變數去引用不同的子類，在呼叫這個相同的方法print()的時候得到的結果和表現形式就不一樣了，這就是多型，相同的訊息（也就是呼叫相同的方法）會有不同的結果。
例如A類被幾個子類繼承，子類都重寫了A類中的某個方法M，呼叫(A型別引用物件a).M的時候就會根據建立a的時候使用的是具體哪個子類而呼叫相應子類中的方法M，這就體現了程式的多型性。
在父類中宣告的方法，可以在子類中進行覆蓋（宣告為finial的除外），這樣，父類的引用在引用子類物件的時候可以做出不同的響應。
所以繼承中多型表現為：相同的訊息被髮送到子類或父類物件上，將導致完全不同的行為。多型允許將子類的物件當作父類的物件使用，某父型別的引用指向其子型別的物件,呼叫的方法是該子型別的方法。這裡引用和呼叫方法的程式碼編譯前就已經決定了,而引用所指向的物件可以在執行期間動態繫結。
2.介面體現了多型，介面一般是功能的封裝，正常一個介面可以有多個實現，根據不同的需求來編寫實現類，jvm會自動將實現了介面的類和介面繫結起來，雖然介面本身沒有實際意義，但是程式只需要呼叫介面即可呼叫實現該介面的特定類的方法，一個介面不同的實現類體現了多型。儘管介面的方法沒有實際意義，需要具體的類直接實現接口才可使用，需要什麼樣的直接實現即可，可插拔式，系統自動將介面和實現類繫結。呼叫的是介面中宣告的方法，而具體的功能是看你是用哪個實現來初始化這個物件的。
JAVA沒有多繼承，而介面實現了多繼承！一個類可以同時實現多個介面從而變相實現多繼承，例如
public class Son implements Father1,Father2,Father3{
}
但是其缺點就是如果向一個java介面加入一個新的方法時，所有實現這個介面的類都得編寫具體的實現。
生活中的多型：
關於多型的例子不勝列舉。比方說按下 F1 鍵這個動作，如果當前在 Flash 介面下彈出的就是 AS 3 的幫助文件；如果當前在 Word 下彈出的就是 Word 幫助；在 Windows 下彈出的就是 Windows 幫助和支援。同一個事件發生在不同的物件上會產生不同的結果。
多型性的特徵：
傳送訊息給某個物件，讓該物件自行決定響應何種行為。 通過將子類物件引用賦值給超類物件引用變數來實現動態方法呼叫。
但是多型性未必一定要用介面，只要在繼承的基礎上存在方法的重寫、過載與動態連線即可體現多型性（如存在繼承關係的類之間）
java 的這種機制遵循一個原則：當超類物件引用變數引用子類物件時，被引用物件的型別而不是引用變數的型別決定了呼叫誰的成員方法，但是這個被呼叫的方法必須是在超類中定義過的，也就是說被子類覆蓋的方法。
如果a是類A的一個引用，那麼，a可以指向類A的一個例項,或者說指向類A的一個子類。
如果a是介面A的一個引用，那麼,a必須指向實現了介面A的一個類的例項。但是jvm會自動將介面引用和實現類繫結。
多型存在的三個必要條件
一、要有繼承；
二、要有重寫；
三、父類引用指向子類物件。
實現多型的技術支援：動態繫結，是指在執行期間判斷所引用物件的實際型別，根據其實際的型別呼叫其相應的方法，下面具體介紹。
程式繫結的概念：
繫結指的是一個方法的呼叫與方法所在的類(方法主體)關聯起來。對java來說，繫結分為靜態繫結和動態繫結；或者叫做前期繫結（編譯是繫結）和後期繫結（執行是繫結）。
也可以理解為該方法和所屬於類是否繫結的關係。
靜態繫結：
在程式執行前方法已經被繫結，此時由編譯器或其它連線程式實現。例如：C。
針對java簡單的可以理解為程式編譯期的繫結；這裡特別說明一點，java當中的方法只有final，static，private和構造方法是前期繫結
動態繫結：
後期繫結：在執行時根據具體物件的型別進行繫結。
若一種語言實現了後期繫結，同時必須提供一些機制，可在執行期間判斷物件的型別，並分別呼叫適當的方法。也就是說，編譯器此時依然不知道物件的型別，但方法呼叫機制能自己去調查，找到正確的方法主體。不同的語言對後期繫結的實現方法是有所區別的。但我們至少可以這樣認為：它們都要在物件中安插某些特殊型別的資訊。
動態繫結的過程：
虛擬機器提取物件的實際型別的方法表；
虛擬機器搜尋方法簽名；
呼叫方法。
關於繫結相關的總結：
在瞭解了三者的概念之後，很明顯我們發現java屬於後期繫結。在java中，幾乎所有的方法都是後期繫結的，在執行時動態繫結方法屬於子類還是基類。但是也有特殊，針對static方法和final方法由於不能被繼承，因此在編譯時就可以確定他們的值，他們是屬於前期繫結的。特別說明的一點是，private宣告的方法和成員變數不能被子類繼承，也就是該方法只屬於本類，所以方法和類綁定了，所有的private方法都被隱式的指定為final的(由此我們也可以知道：將方法宣告為final型別的一是為了防止方法被覆蓋，二是為了有效的關閉java中的動態繫結)。java中的後期繫結是有JVM來實現的，我們不用去顯式的宣告它，而C++則不同,必須明確的宣告某個方法具備後期繫結。
總結：對於java當中的方法而言，除了final，static，private和構造方法是前期繫結外，其他的方法全部為動態繫結。而動態繫結的典型發生在父類和子類的轉換宣告之下：jvm在編譯類時候，發現如果方法是final，static，private修飾或者構造方法，則判斷為靜態繫結，是屬於類的，它們只可以被該類呼叫，那麼此時這些方法的方法本體可以確定。否則為動態繫結，也就是此時無法確定這些方法可以被誰呼叫，只有在方法被呼叫的語句出現時候，再去根據物件引用所指實際物件去確定呼叫特定類的方法。例如若該方法被父類物件呼叫，同時該方法在子類中被重寫，那麼最終就會呼叫子類覆蓋的方法體。
JAVA 虛擬機器呼叫一個類方法時（靜態方法），它會基於物件引用的型別(通常在編譯時可知)來選擇所呼叫的方法。相反，當虛擬機器呼叫一個例項方法時，它會基於物件實際的型別(只能在執行時得知)來選擇所呼叫的方法，這就是動態繫結，是多型的一種。當程式執行並且使用動態繫結呼叫方法時，虛擬機器必須呼叫同x所指向的物件的實際型別相匹配的方法版本。動態繫結為解決實際的業務問題提供了很大的靈活性，是一種非常優美的機制。
注意：
與方法不同，在處理java類中的成員變數（例項變數和類變數）時，並不是採用執行時繫結，而是一般意義上的靜態繫結。所以在向上轉型的情況下，物件的方法可以找到子類，而物件的屬性（成員變數）還是父類的屬性（子類對父類成員變數的隱藏）
理解了“向上轉型”和“型別還原”便於理解多型性，此處不再贅述。
本人csdn轉載連結：http://blog.csdn.net/yuliangliang092/article/details/51948283
一個經典的多型題目：
class A ...{
public String show(D obj)...{
return ("A and D");
}
public String show(A obj)...{
return ("A and A");
}
}
class B extends A...{
public String show(B obj)...{
return ("B and B");
}
public String show(A obj)...{
return ("B and A");
}
}
class C extends B...{}
class D extends B...{}
問題：以下輸出結果是什麼？
A a1 = new A();
A a2 = new B();
B b = new B();
C c = new C();
D d = new D();
System.out.println(a1.show(b)); ①
System.out.println(a1.show(c)); ②
System.out.println(a1.show(d)); ③
System.out.println(a2.show(b)); ④
System.out.println(a2.show(c)); ⑤
System.out.println(a2.show(d)); ⑥
System.out.println(b.show(b)); ⑦
System.out.println(b.show(c)); ⑧
System.out.println(b.show(d)); ⑨
答案
① A and A
② A and A
③ A and D
④ B and A
⑤ B and A
⑥ A and D
⑦ B and B
⑧ B and B
⑨ A and D
解析：
1.例項物件為A，引數為物件B，B為A的子類。執行A.class中show(A obj)
2.同上
3.例項物件為A，引數為物件D，執行A.class中show(D obj)
4.例項物件依然為A，引數為B，本應執行A.class中show(A obj)，但是，B.class重寫了show(A obj),所以執行B.class show(A obj)
5.同上
6.執行A.class show(D obj) B中並沒有重寫。
7，8.例項物件為B，引數為B或者B的子類，執行show(B obj)
9.例項物件為B，引數為D，因為B繼承自A，也可以執行A中的show(D obj)
1.繼承體現了多型，JAVA裡沒有多繼承，一個類之能有一個父類。而繼承的表現就是多型。一個父類可以有多個子類，而在子類裡可以重寫父類的方法（例如方法print()），這樣每個子類裡重寫的程式碼不一樣，自然表現形式就不一樣。這樣用父類的變數去引用不同的子類，在呼叫這個相同的方法print()的時候得到的結果和表現形式就不一樣了，這就是多型，相同的訊息（也就是呼叫相同的方法）會有不同的結果。
例如A類被幾個子類繼承，子類都重寫了A類中的某個方法M，呼叫(A型別引用物件a).M的時候就會根據建立a的時候使用的是具體哪個子類而呼叫相應子類中的方法M，這就體現了程式的多型性。
在父類中宣告的方法，可以在子類中進行覆蓋（宣告為finial的除外），這樣，父類的引用在引用子類物件的時候可以做出不同的響應。
所以繼承中多型表現為：相同的訊息被髮送到子類或父類物件上，將導致完全不同的行為。多型允許將子類的物件當作父類的物件使用，某父型別的引用指向其子型別的物件,呼叫的方法是該子型別的方法。這裡引用和呼叫方法的程式碼編譯前就已經決定了,而引用所指向的物件可以在執行期間動態繫結。
2.介面體現了多型，介面一般是功能的封裝，正常一個介面可以有多個實現，根據不同的需求來編寫實現類，jvm會自動將實現了介面的類和介面繫結起來，雖然介面本身沒有實際意義，但是程式只需要呼叫介面即可呼叫實現該介面的特定類的方法，一個介面不同的實現類體現了多型。儘管介面的方法沒有實際意義，需要具體的類直接實現接口才可使用，需要什麼樣的直接實現即可，可插拔式，系統自動將介面和實現類繫結。呼叫的是介面中宣告的方法，而具體的功能是看你是用哪個實現來初始化這個物件的。
JAVA沒有多繼承，而介面實現了多繼承！一個類可以同時實現多個介面從而變相實現多繼承，例如
public class Son implements Father1,Father2,Father3{
}
但是其缺點就是如果向一個java介面加入一個新的方法時，所有實現這個介面的類都得編寫具體的實現。
生活中的多型：
關於多型的例子不勝列舉。比方說按下 F1 鍵這個動作，如果當前在 Flash 介面下彈出的就是 AS 3 的幫助文件；如果當前在 Word 下彈出的就是 Word 幫助；在 Windows 下彈出的就是 Windows 幫助和支援。同一個事件發生在不同的物件上會產生不同的結果。
多型性的特徵：
傳送訊息給某個物件，讓該物件自行決定響應何種行為。 通過將子類物件引用賦值給超類物件引用變數來實現動態方法呼叫。
但是多型性未必一定要用介面，只要在繼承的基礎上存在方法的重寫、過載與動態連線即可體現多型性（如存在繼承關係的類之間）
java 的這種機制遵循一個原則：當超類物件引用變數引用子類物件時，被引用物件的型別而不是引用變數的型別決定了呼叫誰的成員方法，但是這個被呼叫的方法必須是在超類中定義過的，也就是說被子類覆蓋的方法。
如果a是類A的一個引用，那麼，a可以指向類A的一個例項,或者說指向類A的一個子類。
如果a是介面A的一個引用，那麼,a必須指向實現了介面A的一個類的例項。但是jvm會自動將介面引用和實現類繫結。
多型存在的三個必要條件
一、要有繼承；
二、要有重寫；
三、父類引用指向子類物件。
實現多型的技術支援：動態繫結，是指在執行期間判斷所引用物件的實際型別，根據其實際的型別呼叫其相應的方法，下面具體介紹。
程式繫結的概念：
繫結指的是一個方法的呼叫與方法所在的類(方法主體)關聯起來。對java來說，繫結分為靜態繫結和動態繫結；或者叫做前期繫結（編譯是繫結）和後期繫結（執行是繫結）。
也可以理解為該方法和所屬於類是否繫結的關係。
靜態繫結：
在程式執行前方法已經被繫結，此時由編譯器或其它連線程式實現。例如：C。
針對java簡單的可以理解為程式編譯期的繫結；這裡特別說明一點，java當中的方法只有final，static，private和構造方法是前期繫結
動態繫結：
後期繫結：在執行時根據具體物件的型別進行繫結。
若一種語言實現了後期繫結，同時必須提供一些機制，可在執行期間判斷物件的型別，並分別呼叫適當的方法。也就是說，編譯器此時依然不知道物件的型別，但方法呼叫機制能自己去調查，找到正確的方法主體。不同的語言對後期繫結的實現方法是有所區別的。但我們至少可以這樣認為：它們都要在物件中安插某些特殊型別的資訊。
動態繫結的過程：
虛擬機器提取物件的實際型別的方法表；
虛擬機器搜尋方法簽名；
呼叫方法。
關於繫結相關的總結：
在瞭解了三者的概念之後，很明顯我們發現java屬於後期繫結。在java中，幾乎所有的方法都是後期繫結的，在執行時動態繫結方法屬於子類還是基類。但是也有特殊，針對static方法和final方法由於不能被繼承，因此在編譯時就可以確定他們的值，他們是屬於前期繫結的。特別說明的一點是，private宣告的方法和成員變數不能被子類繼承，也就是該方法只屬於本類，所以方法和類綁定了，所有的private方法都被隱式的指定為final的(由此我們也可以知道：將方法宣告為final型別的一是為了防止方法被覆蓋，二是為了有效的關閉java中的動態繫結)。java中的後期繫結是有JVM來實現的，我們不用去顯式的宣告它，而C++則不同,必須明確的宣告某個方法具備後期繫結。
總結：對於java當中的方法而言，除了final，static，private和構造方法是前期繫結外，其他的方法全部為動態繫結。而動態繫結的典型發生在父類和子類的轉換宣告之下：jvm在編譯類時候，發現如果方法是final，static，private修飾或者構造方法，則判斷為靜態繫結，是屬於類的，它們只可以被該類呼叫，那麼此時這些方法的方法本體可以確定。否則為動態繫結，也就是此時無法確定這些方法可以被誰呼叫，只有在方法被呼叫的語句出現時候，再去根據物件引用所指實際物件去確定呼叫特定類的方法。例如若該方法被父類物件呼叫，同時該方法在子類中被重寫，那麼最終就會呼叫子類覆蓋的方法體。
JAVA 虛擬機器呼叫一個類方法時（靜態方法），它會基於物件引用的型別(通常在編譯時可知)來選擇所呼叫的方法。相反，當虛擬機器呼叫一個例項方法時，它會基於物件實際的型別(只能在執行時得知)來選擇所呼叫的方法，這就是動態繫結，是多型的一種。當程式執行並且使用動態繫結呼叫方法時，虛擬機器必須呼叫同x所指向的物件的實際型別相匹配的方法版本。動態繫結為解決實際的業務問題提供了很大的靈活性，是一種非常優美的機制。
注意：
與方法不同，在處理java類中的成員變數（例項變數和類變數）時，並不是採用執行時繫結，而是一般意義上的靜態繫結。所以在向上轉型的情況下，物件的方法可以找到子類，而物件的屬性（成員變數）還是父類的屬性（子類對父類成員變數的隱藏）
理解了“向上轉型”和“型別還原”便於理解多型性，此處不再贅述。
本人csdn轉載連結：http://blog.csdn.net/yuliangliang092/article/details/51948283
一個經典的多型題目：
class A ...{
public String show(D obj)...{
return ("A and D");
}
public String show(A obj)...{
return ("A and A");
}
}
class B extends A...{
public String show(B obj)...{
return ("B and B");
}
public String show(A obj)...{
return ("B and A");
}
}
class C extends B...{}
class D extends B...{}
問題：以下輸出結果是什麼？
A a1 = new A();
A a2 = new B();
B b = new B();
C c = new C();
D d = new D();
System.out.println(a1.show(b)); ①
System.out.println(a1.show(c)); ②
System.out.println(a1.show(d)); ③
System.out.println(a2.show(b)); ④
System.out.println(a2.show(c)); ⑤
System.out.println(a2.show(d)); ⑥
System.out.println(b.show(b)); ⑦
System.out.println(b.show(c)); ⑧
System.out.println(b.show(d)); ⑨
答案
① A and A
② A and A
③ A and D
④ B and A
⑤ B and A
⑥ A and D
⑦ B and B
⑧ B and B
⑨ A and D
解析：
1.例項物件為A，引數為物件B，B為A的子類。執行A.class中show(A obj)
2.同上
3.例項物件為A，引數為物件D，執行A.class中show(D obj)
4.例項物件依然為A，引數為B，本應執行A.class中show(A obj)，但是，B.class重寫了show(A obj),所以執行B.class show(A obj)
5.同上
6.執行A.class show(D obj) B中並沒有重寫。
7，8.例項物件為B，引數為B或者B的子類，執行show(B obj)
9.例項物件為B，引數為D，因為B繼承自A，也可以執行A中的show(D obj)