(JVM)Java虚拟机:静态分派 & 动态分派 原理解析

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。

在接下来的日子,我会推出一系列讲解JVM的文章,具体如下;感兴趣可持续关注Carson_Ho的安卓开发笔记

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目录

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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
  1. 即根据 变量的静态类型 确定执行哪个方法
  2. 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(manwoman)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:
  1. 背景
    现需要进行静态分派
  2. 问题
    程序中 没有显示指定 静态类型
  3. 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。
  1. 优先级顺序为:char>int>long>float>double>Character>Serializable>Object>...
  2. 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。
  3. 因为 char 转型到 byteshort 的过程是不安全的,所以不会选择参数类型为byteshort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

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5. 总结

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