java JVM方法分派模型靜態分派動態分派全面講解

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前言

  • 瞭解 行為方法分派 有利於在行為分派時時進行一些功能操作
  • 本文全面講解行為分派的類型：靜態 & 動態行為分派，希望你們會喜歡。

目錄結構圖

1. 知識儲備

1.1 分派

  • 定義：確定執行哪個方法 的過程

a. 疑問

有些讀者會問，方法的執行不是取決於代碼設置中的執行對象嗎？為什麼還要選擇呢？

b. 回答

  • 若 一個對象對應於多個方法 時，就需要進行選擇瞭
  • 讀者應該都想到瞭 Java中的特性：多態，即重寫 & 重載。下面我會詳細講解。
  • 分類：靜態分派 & 動態分派。下面我將詳細講解。

1.2 變量的靜態類型 & 動態類型

先看下面的代碼

public class Test { 
    static abstract class Human { 
    } 
    static class Man extends Human { 
    } 
    static class Woman extends Human { 
    } 
// 執行代碼
public static void main(String[] args) { 
  Human man = new Man(); 
  // 變量man的靜態類型 = 引用類型 = Human：不會被改變、在編譯器可知
  // 變量man的動態類型 = 實例對象類型 = Man：會變化、在運行期才可知
    } 
}

即：

  • 變量的靜態類型 = 引用類型 ：不會被改變、在編譯器可知
  • 變量的動態類型 = 實例對象類型 ：會變化、在運行期才可知

下面，我將詳細講解Java中的分派類型：靜態分派 & 動態分派

2. 靜態分派

定義： 根據 變量的靜態類型 進行方法分派 的 行為

  • 即根據 變量的靜態類型 確定執行哪個方法
  • 發生在編譯期，所以不由 Java 虛擬機來執行

應用場景： 方法重載（OverLoad）

實例說明

public class Test { 
// 類定義
    static abstract class Human { 
    } 
// 繼承自抽象類Human
    static class Man extends Human { 
    } 
    static class Woman extends Human { 
    } 
// 可供重載的方法
    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!"); 
    } 
// 測試代碼
    public static void main(String[] args) { 
        Human man = new Man(); 
        Human woman = new Woman(); 
        Test test = new Test(); 
        test.sayHello(man); 
        test.sayHello(woman); 
    } 
}
// 運行結果
hello,guy! 
hello,guy!

根據上述的講解，大傢應該明白運行結果的原因：

  • 方法重載（OverLoad） = 靜態分派 = 根據 變量的靜態類型 確定執行（重載）哪個方法
  • 所以上述的方法執行時，是根據變量（man、woman）的靜態類型（Human）確定重載sayHello()中參數為Human guy的方法，即sayHello(Human guy)

特別註意

a. 變量的靜態類型 發生變化 的情況

可通過 強制類型轉換 改變 變量的靜態類型

Human man = new Man(); 
test.sayHello((Man)man); 
// 強制類型轉換
// 此時man的靜態類型從 Human 變為 Man
// 所以會調用sayHello()中參數為Man guy的方法，即sayHello(Man guy)

b. 靜態分派的優先級匹配問題

問題描述：

  • 背景 現需要進行靜態分派
  • 問題 程序中 沒有顯示指定 靜態類型
  • 解決方案 程序會根據 靜態類型的優先級 從而選擇 優先的靜態類型進行方法分配。

實例說明

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");  
    }  
// 測試代碼
    public static void main(String[] args) {  
        sayHello('a');  
    }  
}  
// 運行結果
hello char

因為‘a’是一個char類型數據（即靜態類型是char），所以會選擇參數類型為char的重載方法。

若註釋掉sayHello(char arg)方法，那麼會輸出

hello int

因為‘a’除瞭可代表字符串，還可代表數字97。因此當沒有最合適的sayHello(char arg)方式進行重載時，會選擇第二合適（第二優先級）的方法重載，即 sayHello(int arg)

總結：當沒有最合適的方法進行重載時，會選優先級第二高的的方法進行重載，如此類推。

優先級順序為：

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

其中...為變長參數，將其視為一個數組元素。變長參數的重載優先級最低。

因為 char 轉型到 byte 或 short 的過程是不安全的，所以不會選擇參數類型為byte 或 short的方法進行重載，故優先級列表裡也沒有。

特別註意

  • 上面講解的主要是 基本數據類型的優先級匹配問題
  • 若是引用類型，則根據 繼承關系 進行優先級匹配

註意隻跟其編譯時類型（即靜態類型）相關

3. 動態分派

  • 定義 根據 變量的動態類型 進行方法分派 的 行為

即根據 變量的動態類型 確定執行哪個方法

  • 應用場景 方法重寫（Override）
  • 實例說明
// 定義類
    class Human { 
        public void sayHello(){ 
            System.out.println("Human say hello"); 
        } 
    } 
// 繼承自 抽象類Human 並 重寫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"); 
        } 
    } 
// 測試代碼
    public static void main(String[] args) { 
        // 情況1
        Human man = new man(); 
        man.sayHello(); 
        // 情況2
        man = new Woman(); 
        man.sayHello(); 
    } 
}
// 運行結果
man say hello
woman say hello
// 原因解析
// 1. 方法重寫（Override） = 動態分派 = 根據 變量的動態類型 確定執行（重寫）哪個方法
// 2. 對於情況1：根據變量（Man）的動態類型（man）確定調用man中的重寫方法sayHello()
// 3. 對於情況2：根據變量（Man）的動態類型（woman）確定調用woman中的重寫方法sayHello()

特別註意

對於代碼中：

Human man = new Man(); 
man = new Woman(); 
man.sayHello(); 
// man稱為執行sayHello()方法的所有者，即接受者。
  • invokevirtual指令執行的第一步 = 確定接受者的實際類型
  • invokevirtual指令執行的第二步 = 將 常量池中 類方法符號引用 解析到不同的直接引用上

第二步即方法重寫（Override）的本質

4. 二者區別

 總結

本文全面講解方法分派的類型 & 過程，更多關於java JVM靜態動態分派模型的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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