JAVA语言的三大特性为:继承,封装,多态。分派调用过程将会揭示多态特性的一些最基本的体现,如重写和重载。
一、静态分派
在介绍静态分派前,先来看一段一段代码
public class StaticDispatch { static abstract class Human{ } static class Man extends Human{ } static class Woman extends Human{ } public void sayHello(Human human){ System.out.println("hello,guy"); } public void sayHello(Man man){ System.out.println("hello,man"); } public void sayHello(Woman woman){ System.out.println("hello,woman"); } public static void main(String[] args) { Human man = new Man(); Human woman = new Woman(); StaticDispatch dispatch = new StaticDispatch(); dispatch.sayHello(man); dispatch.sayHello(woman); } }
输出结果:
hello,guy
hello,guy
虚拟机为什么会执行会执行参数为Human的重载版本呢?不妨先来分析一下这行代码
Human man = new Man();
这里面Human被称为man对象的静态类型(或外观类型),Man被称作变量的实际类型(或运行时类型)。静态类型和实际类型在运行时都可能会发生变化,但静态类型的变化仅在使用时发生,变量本身的静态类型不会被改变,并且最终的静态类型是在编译期可知的,而实际类型的变化结果只有在运行时才能确定。
对于重载方法,虚拟机通过参数的静态类型作为判定依据,因为静态类型在编译器可知,而JVM需要在编译期确定调用哪个重载方法,这时显然不会选择只有在运行期才会确定的实际类型。
因此,所有依赖静态类型来决定方法执行版本的分派动作,都称为静态分派。
二、动态分派
先来看下面一段代码
public class DynamicDispatch { static abstract class Human{ protected abstract void sayHello(); } static class Man extends Human{ @Override protected void sayHello() { System.out.println("man say hello"); } } static class Woman extends Human{ @Override protected void sayHello() { System.out.println("woman say hello"); } } public static void main(String[] args) { Human man = new Man(); Human woman = new Woman(); man.sayHello(); woman.sayHello(); man = new Woman(); man.sayHello(); } }
输出结果:
man say hello
woman say hello
woman say hello
根据结果来看,对于sayHello()的调用是按照变量的实际类型来确定的,这是因为此时sayHello()方法的方法参数列表相同,不构成重载方法。而通过反编译后的字节码指令来看,调用方法之前,应先获取相应的对象,即下图16 17 和 20 21,先加载了man和woman的对象,再调用此方法。
public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=2, locals=3, args_size=1 0: new #2 // class com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Man 3: dup 4: invokespecial #3 // Method com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Man."<init>":()V 7: astore_1 8: new #4 // class com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Woman 11: dup 12: invokespecial #5 // Method com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Woman."<init>":()V 15: astore_2 16: aload_1 17: invokevirtual #6 // Method com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Human.sayHello:()V 20: aload_2 21: invokevirtual #6 // Method com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Human.sayHello:()V 24: new #4 // class com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Woman 27: dup 28: invokespecial #5 // Method com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Woman."<init>":()V 31: astore_1 32: aload_1 33: invokevirtual #6 // Method com/cry/spring/Extend/DynamicDispatch$Human.sayHello:()V 36: return
与之前StaticDispatch不同,之前StaticDispatch中,调用sayHello的对象均为dispatch,DynamicDispatch中调用方法的对象是两个不同的对象,因此才会出现不同的结果。
近一步来看,在动态分派中,起作用的主要是invokevirtual指令,该指令在运行时解析的过程如下:
1)找到操作数栈栈顶的第一个元素所指向的对象的实际类型,记为C。
2)如果在类C中找到与描述符和简单名称都匹配的方法,则进行方法权限检验,若有访问权限,则返回这个方法的直接引用,查找过程结束,否则,抛出IllegalAccessError异常。
3)否则,按照继承关系从下往上依次对C的各个父类进行第二步的搜索和验证过程。
4)如果还是没有找到合适的方法,则抛出AbstractMethodError异常。
但动态分派只对方法有效,对字段是无效的。
public class FieldHasNoPolymorphic { static class Father{ int money =1; } static class Son extends Father{ int money =2; } public static void main(String[] args) { Father guy = new Son(); System.out.println(guy.money); } }
输出结果为1
也就是说即使子类也定义了money,但并不会受到动态分派的影响。因为字段不会用到invokeDynamic指令,也不会使虚的,换句话说,字段永远不参与多态。