java JVM方法分派模型靜態分派動態分派全面講解

2022-06-23 18:00:27

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型別：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程式碼設定中的執行物件嗎？為什麼還要選擇呢？

b. 回答

若一個物件對應於多個方法時，就需要進行選擇了
讀者應該都想到了 Java中的特性：多型，即重寫 & 過載。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 變數的靜態型別 & 動態型別

先看下面的程式碼

public class Test { 
    static abstract class Human { 
    } 
    static class Man extends Human { 
    } 
    static class Woman extends Human { 
    } 
// 執行程式碼
public static void main(String[] args) { 
  Human man = new Man(); 
  // 變數man的靜態型別 = 參照型別 = Human：不會被改變、在編譯器可知
  // 變數man的動態型別 = 範例物件型別 = Man：會變化、在執行期才可知
    } 
}

即：

變數的靜態型別 = 參照型別：不會被改變、在編譯器可知
變數的動態型別 = 範例物件型別：會變化、在執行期才可知

下面，我將詳細講解Java中的分派型別：靜態分派 & 動態分派

2. 靜態分派

定義：根據變數的靜態型別進行方法分派的行為

即根據變數的靜態型別確定執行哪個方法
發生在編譯期，所以不由 Java 虛擬機器器來執行

應用場景：方法過載（OverLoad）

範例說明

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 { 
    } 
// 可供過載的方法
    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!"); 
    } 
// 測試程式碼
    public static void main(String[] args) { 
        Human man = new Man(); 
        Human woman = new Woman(); 
        Test test = new Test(); 
        test.sayHello(man); 
        test.sayHello(woman); 
    } 
}
// 執行結果
hello,guy! 
hello,guy!

根據上述的講解，大家應該明白執行結果的原因：

方法過載（OverLoad） = 靜態分派 = 根據變數的靜態型別確定執行（過載）哪個方法
所以上述的方法執行時，是根據變數（man、woman）的靜態型別（Human）確定過載sayHello()中引數為Human guy的方法，即sayHello(Human guy)

特別注意

a. 變數的靜態型別發生變化的情況

可通過 強制型別轉換 改變變數的靜態型別

Human man = new Man(); 
test.sayHello((Man)man); 
// 強制型別轉換
// 此時man的靜態型別從 Human 變為 Man
// 所以會呼叫sayHello()中引數為Man guy的方法，即sayHello(Man guy)

b. 靜態分派的優先順序匹配問題

問題描述：

背景現需要進行靜態分派
問題程式中沒有顯示指定靜態型別
解決方案程式會根據靜態型別的優先順序從而選擇優先的靜態型別進行方法分配。

範例說明

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");  
    }  
// 測試程式碼
    public static void main(String[] args) {  
        sayHello('a');  
    }  
}  
// 執行結果
hello char

因為‘a’是一個char型別資料（即靜態型別是char），所以會選擇引數型別為char的過載方法。

若註釋掉sayHello(char arg)方法，那麼會輸出

hello int

因為‘a’除了可代表字串，還可代表數位97。因此當沒有最合適的sayHello(char arg)方式進行過載時，會選擇第二合適（第二優先順序）的方法過載，即 sayHello(int arg)

總結：當沒有最合適的方法進行過載時，會選優先順序第二高的的方法進行過載，如此類推。

優先順序順序為：

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

其中...為變長引數，將其視為一個陣列元素。變長引數的過載優先順序最低。

因為 char 轉型到 byte 或 short 的過程是不安全的，所以不會選擇引數型別為byte 或 short的方法進行過載，故優先順序列表裡也沒有。

特別注意

上面講解的主要是 基本資料型別的優先順序匹配問題
若是參照型別，則根據 繼承關係 進行優先順序匹配

注意只跟其編譯時型別（即靜態型別）相關

3. 動態分派

定義根據變數的動態型別進行方法分派的行為

即根據變數的動態型別確定執行哪個方法

應用場景方法重寫（Override）
範例說明

// 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"); 
        } 
    } 
// 測試程式碼
    public static void main(String[] args) { 
        // 情況1
        Human man = new man(); 
        man.sayHello(); 
        // 情況2
        man = new Woman(); 
        man.sayHello(); 
    } 
}
// 執行結果
man say hello
woman say hello
// 原因解析
// 1. 方法重寫（Override） = 動態分派 = 根據 變數的動態型別 確定執行（重寫）哪個方法
// 2. 對於情況1：根據變數（Man）的動態型別（man）確定呼叫man中的重寫方法sayHello()
// 3. 對於情況2：根據變數（Man）的動態型別（woman）確定呼叫woman中的重寫方法sayHello()

特別注意

對於程式碼中：

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 = 確定接受者的實際型別
invokevirtual指令執行的第二步 = 將常數池中類方法符號參照解析到不同的直接參照上

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型別 & 過程，更多關於java JVM靜態動態分派模型的資料請關注it145.com其它相關文章！

java JVM方法分派模型靜態分派動態分派全面講解

目錄

前言

1. 知識儲備

1.1 分派

1.2 變數的靜態型別 & 動態型別

2. 靜態分派

a. 變數的靜態型別 發生變化 的情況

b. 靜態分派的優先順序匹配問題

3. 動態分派

4. 二者區別

總結

熱門文章

a. 變數的靜態型別發生變化的情況