java JVM方法分派模型静态分派动态分派全面讲解

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

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我们其它相关文章！