目錄

• Java多型之動態繫結
  • 引用變數的型別
    • 編譯時型別
    • 執行時型別
  • 方法繫結
    • 靜態繫結
    • 動態繫結
    • 方法表

Java多型之動態繫結

上篇回顧：多型是面向物件程式設計非常重要的特性，它讓程式擁有 更好的可讀性和可擴充套件性。

• 發生在繼承關係中。
• 需要子類重寫父類的方法。
• 父類型別的引用指向子類型別的物件。
  自始至終，多型都是對於方法而言，對於類中的成員變數，沒有多型的說法。
  
  上篇說到：一個基類的引用變數接收不同子類的物件將會呼叫子類對應的方法，這其實就是動態繫結的過程。在理解動態繫結之前，先補充一些概念。

引用變數的型別

引用型別的變數具有兩種型別：編譯時型別和執行時型別。（也分別叫做宣告型別和實際型別）舉個簡單的例子：

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

編譯時型別

• 也叫宣告型別，即由宣告變數時的型別所決定。
• 上式的Person即為引用變數p的編譯時型別。

執行時型別

• 也叫實際型別，即由指向物件的實際型別所決定。
• 上式的Student即為引用變數p的執行時型別。

方法繫結

將方法呼叫同方法主體關聯起來被稱為繫結。

靜態繫結

在程式執行前進行繫結，叫做靜態繫結，也稱作前期繫結。在面向過程的語言中是預設的繫結方式。

在Java中，用private、static和final修飾的方法（static和final之後會做出總結）或構造器能夠準確地讓編譯器呼叫哪個方法，就是靜態繫結（static binding）。

動態繫結

在執行時根據物件的執行時型別進行繫結，叫做動態繫結，也叫做後期繫結。當然在Java中，除了靜態繫結的那些方法，其他方法的呼叫方式就是動態繫結啦。

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型別的物件
    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 {
}
 

• 四句呼叫方法的語句中的形參，編譯時型別都是Object。注意：引用變數只能呼叫編譯時型別所具有的方法。
• 它們執行時型別各不相同，所以解釋執行器在執行時，會呼叫它們各自型別中重寫的方法。
• 相同的型別的引用變數，在呼叫同一個方法時，表現出不同的行為特徵，這就是多型最直觀的體現吧。

方法表

我們還可以發現，test(new PrimaryStudent());的執行結果是Student,，結果很明顯，因為PrimaryStudent類中並沒有重寫父類的方法，如果採用動態繫結的方式呼叫方法，虛擬機器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。

那麼，每次呼叫時都要向上尋找，時間開銷必然會很大。為此虛擬機器預先為每個類都建立了方法表，其中列出了所有的方法簽名（返回值型別不算）和實際呼叫的方法，這樣子的話，在呼叫方法時直接查表就可以了。（值得一提的是，如果用super限定呼叫父類方法，那麼將直接在實際型別的父類的表中查詢）

• 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->實際呼叫的方法
    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->實際呼叫的方法
    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->實際呼叫的方法
    toString()->Student.toString()
    jump()->Student.jump()
    run()->Person.run()
    count(int)->Person(int)

• 因此，在執行test(new PrimaryStudent());語句時，虛擬機器將會提取PrimaryStudent的方法表。
• 虛擬機器將會在表中搜索定義toString簽名的類。這時虛擬機器已經知道需要呼叫Student型別的toString()方法。
• 最後，呼叫方法，完畢。

動態繫結大大提升了程式的可擴充套件性，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物件，而不用做其他的程式碼調整，動態繫結自動搞定，就相當舒服。

參考書籍：《Thinking in Java》、《Java核心技術卷