java JVM方法分派模型静态分派动态分派全面讲解

2022-11-13 10:11:32 静态 讲解 分派

前言

  • 了解 行为方法分派 有利于在行为分派时时进行一些功能操作
  • 本文全面讲解行为分派的类型：静态 & 动态行为分派，希望你们会喜欢。

目录结构图

1. 知识储备

1.1 分派

  • 定义：确定执行哪个方法 的过程

a. 疑问

有些读者会问，方法的执行不是取决于代码设置中的执行对象吗？为什么还要选择呢？

b. 回答

  • 若 一个对象对应于多个方法 时，就需要进行选择了
  • 读者应该都想到了 Java中的特性：多态，即重写 & 重载。下面我会详细讲解。
  • 分类：静态分派 & 动态分派。下面我将详细讲解。

1.2 变量的静态类型 & 动态类型

先看下面的代码

public class Test { 
    static abstract class Human { 
    } 
    static class Man extends Human { 
    } 
    static class Woman extends Human { 
    } 
// 执行代码
public static void main(String[] args) { 
  Human man = new Man(); 
  // 变量man的静态类型 = 引用类型 = Human：不会被改变、在编译器可知
  // 变量man的动态类型 = 实例对象类型 = Man：会变化、在运行期才可知
    } 
}

即：

  • 变量的静态类型 = 引用类型 ：不会被改变、在编译器可知
  • 变量的动态类型 = 实例对象类型 ：会变化、在运行期才可知

下面，我将详细讲解Java中的分派类型：静态分派 & 动态分派

2. 静态分派

定义： 根据 变量的静态类型 进行方法分派 的 行为

  • 即根据 变量的静态类型 确定执行哪个方法
  • 发生在编译期，所以不由 Java 虚拟机来执行

应用场景： 方法重载（OverLoad）

实例说明

public class Test { 
// 类定义
    static abstract class Human { 
    } 
// 继承自抽象类Human
    static class Man extends Human { 
    } 
    static class Woman extends Human { 
    } 
// 可供重载的方法
    public void sayHello(Human guy) { 
        System.out.println("hello,guy!"); 
    } 
    public void sayHello(Man guy) { 
        System.out.println("hello gentleman!"); 
    } 
    public void sayHello(Woman guy) { 
        System.out.println("hello lady!"); 
    } 
// 测试代码
    public static void main(String[] args) { 
        Human man = new Man(); 
        Human woman = new Woman(); 
        Test test = new Test(); 
        test.sayHello(man); 
        test.sayHello(woman); 
    } 
}
// 运行结果
hello,guy! 
hello,guy!

根据上述的讲解，大家应该明白运行结果的原因：

  • 方法重载（OverLoad） = 静态分派 = 根据 变量的静态类型 确定执行（重载）哪个方法
  • 所以上述的方法执行时，是根据变量（man、woman）的静态类型（Human）确定重载sayHello()中参数为Human guy的方法，即sayHello(Human guy)

特别注意

a. 变量的静态类型 发生变化 的情况

可通过 强制类型转换 改变 变量的静态类型

Human man = new Man(); 
test.sayHello((Man)man); 
// 强制类型转换
// 此时man的静态类型从 Human 变为 Man
// 所以会调用sayHello()中参数为Man guy的方法，即sayHello(Man guy)

b. 静态分派的优先级匹配问题

问题描述：

  • 背景 现需要进行静态分派
  • 问题 程序中 没有显示指定 静态类型
  • 解决方案 程序会根据 静态类型的优先级 从而选择 优先的静态类型进行方法分配。

实例说明

public class Overload {  
    private static void sayHello(char arg){  
        System.out.println("hello char");  
    }  
    private static void sayHello(Object arg){  
        System.out.println("hello Object");  
    }  
    private static void sayHello(int arg){  
        System.out.println("hello int");  
    }  
    private static void sayHello(long arg){  
        System.out.println("hello long");  
    }  
// 测试代码
    public static void main(String[] args) {  
        sayHello('a');  
    }  
}  
// 运行结果
hello char

因为‘a’是一个char类型数据（即静态类型是char），所以会选择参数类型为char的重载方法。

若注释掉sayHello(char arg)方法，那么会输出

hello int

因为‘a’除了可代表字符串，还可代表数字97。因此当没有最合适的sayHello(char arg)方式进行重载时，会选择第二合适（第二优先级）的方法重载，即 sayHello(int arg)

总结：当没有最合适的方法进行重载时，会选优先级第二高的的方法进行重载，如此类推。

优先级顺序为：

char>int>long>float>double>Character>Serializable>Object>...

其中...为变长参数，将其视为一个数组元素。变长参数的重载优先级最低。

因为 char 转型到 byte 或 short 的过程是不安全的，所以不会选择参数类型为byte 或 short的方法进行重载，故优先级列表里也没有。

特别注意

  • 上面讲解的主要是 基本数据类型的优先级匹配问题
  • 若是引用类型，则根据 继承关系 进行优先级匹配

注意只跟其编译时类型（即静态类型）相关

3. 动态分派

  • 定义 根据 变量的动态类型 进行方法分派 的 行为

即根据 变量的动态类型 确定执行哪个方法

  • 应用场景 方法重写（Override）
  • 实例说明
// 定义类
    class Human { 
        public void sayHello(){ 
            System.out.println("Human say hello"); 
        } 
    } 
// 继承自 抽象类Human 并 重写sayHello()
    class Man extends Human { 
        @Override 
        protected void sayHello() { 
            System.out.println("man say hello"); 
        } 
    } 
    class Woman extends Human { 
        @Override 
        protected void sayHello() { 
            System.out.println("woman say hello"); 
        } 
    } 
// 测试代码
    public static void main(String[] args) { 
        // 情况1
        Human man = new man(); 
        man.sayHello(); 
        // 情况2
        man = new Woman(); 
        man.sayHello(); 
    } 
}
// 运行结果
man say hello
woman say hello
// 原因解析
// 1. 方法重写（Override） = 动态分派 = 根据 变量的动态类型 确定执行（重写）哪个方法
// 2. 对于情况1：根据变量（Man）的动态类型（man）确定调用man中的重写方法sayHello()
// 3. 对于情况2：根据变量（Man）的动态类型（woman）确定调用woman中的重写方法sayHello()

特别注意

对于代码中：

Human man = new Man(); 
man = new Woman(); 
man.sayHello(); 
// man称为执行sayHello()方法的所有者，即接受者。
  • invokevirtual指令执行的第一步 = 确定接受者的实际类型
  • invokevirtual指令执行的第二步 = 将 常量池中 类方法符号引用 解析到不同的直接引用上

第二步即方法重写（Override）的本质

4. 二者区别

 总结

本文全面讲解方法分派的类型 & 过程，更多关于java JVM静态动态分派模型的资料请关注其它相关文章！

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