在《java编程思想》这本书的多态的那一章中提到多态是通过动态绑定实现的,但具体的实现过程作者没有详细介绍。本文试图弄清楚Java 动态绑定的实现原理。
本文的逻辑:什么是绑定?为什么需要绑定?绑定的分类?为什么要有两种绑定类型?每种类型的绑定分别是如何实现的?这种思想给了我们什么启发?
1.绑定
面向对象的语言中,最常见不过的就是调用实例化对象的方法,而绑定就是将方法和所在对象/类关联起来。例如,Shape s=new Shape();s.draw(); 通过绑定,当调用draw()方法时,系统会调用s对象的draw()方法,而不是其他对象的同名方法。至于为什么要绑定,看例子也明白了,通过绑定,可以方法找到自己的主人,即作用的对象。
2。绑定的分类
绑定分为静态绑定(运行前绑定)和动态绑定(运行时绑定)。
静态绑定:在程序运行前就明确了方法属于哪个类,所以编译的时候就可以找到类,进而找到它的方法进行编译。
动态绑定:在程序运行中,要根据实例对象的类型确定调用哪个方法。
有了静态绑定为什么还要有动态绑定?因为程序员想让代码的扩展性更好(说人话:少写点代码,少改点bug),所以通过实现动态绑定实现多态,下面介绍动态绑定这个黑盒子中的世界。
3. 动态绑定的实现
答案是:方法表。方法表这里涉及到JVM(java虚拟机)加载类的具体过程,下面会安排专门的文章进行探索,也是很有意思。不知道什么东西的可以先把它想象成一个简单的多行两列的表格,每一行左边存着类的某个方法,右边存的是该方法的指针(指向该方法的内存地址,即内存中该方法代码块的起始位置)。
那么想象一下多态的名场面,当三角形类(Tri)、圆形类(Cir)继承Shape类时,分别重写了draw()方法。当
Shape s1=new Tri(); s1.draw(); 被运行时,机器准确无误地调用了三角形的draw方法。那么方法表具体是怎么做的呢?
编译时,编译器会加载类的方法表到该类的方法区中,如果被编译的程序中某个类的方法是在它的方法表中存在,编译就能通过。例如编译器在编译程序Tri t1=new Tri(); t1.erase(); 时,如果在Tri类的方法表中找到erase方法,则编译就会通过。
如果子类Tri重写父类中的draw方法时,Tri中的方法表中的draw方法会指向它自己的draw方法的代码块地址。
回到上文多态的名场面,运行时,在执行Shape s1=new Tri()时,会创建一个三角形对象,然后运行 s1.draw();时,JVM会把s1对象压入操作栈,对其进行操作。具体是找到s1对象所属的三角形类去找draw方法,找到之后进行调用,所以调用的是三角形的draw方法。