如何從jvm角度去理解java中的多態(tài)

一、認(rèn)識多態(tài)

1、方法調(diào)用

在Java中，方法調(diào)用有兩類，動態(tài)方法調(diào)用與靜態(tài)方法調(diào)用。

（1）靜態(tài)方法調(diào)用是指對于類的靜態(tài)方法的調(diào)用方式，是在編譯時刻就已經(jīng)確定好具體調(diào)用方法的情況，是靜態(tài)綁定的。

（2）動態(tài)方法調(diào)用需要有方法調(diào)用所作用的對象，是在調(diào)用的時候才確定具體的調(diào)用方法，是動態(tài)綁定的。

我們這里所講的多態(tài)就是后者—動態(tài)方法調(diào)用。

2、多態(tài)概念

多態(tài)有兩種：類內(nèi)部之間的多態(tài)和類之間的多態(tài)。我們先看一下標(biāo)準(zhǔn)的概念：多態(tài)是面向?qū)ο缶幊陶Z言的重要特性，它允許基類的指針或引用指向派生類的對象，而在具體訪問時實現(xiàn)方法的動態(tài)綁定

（1）Java的方法重載（類內(nèi)部之間的多態(tài)）：就是在類中可以創(chuàng)建多個方法，它們具有相同的名字，但可具有不同的參數(shù)列表、返回值類型。我們舉個例子來解釋，就是一對夫婦生了多胞胎，多胞胎之間外觀相似，其實是不同的孩子。

（2）Java的方法重寫（父類與子類之間的多態(tài)）：子類可繼承父類中的方法，但有時子類并不想原封不動地繼承父類的方法，而是想作一定的修改，這就需要采用方法的重寫。重寫的參數(shù)列表和返回類型均不可修改。我們再舉個例子，就是子承父業(yè)，但是兒子有自己想法，對父親得產(chǎn)業(yè)進(jìn)行再投資的過程。

二、代碼實現(xiàn)多態(tài)

1、類內(nèi)部之間得多態(tài)：方法重載

public class SingleClass {
    //孩子1：
    public String child(){
        System.out.println("child1");
        return "child1";
    }
    //孩子2：與孩子1參數(shù)個數(shù)不同
    public String child(String a){
        System.out.println("child2");
        return "child2";
    }
    //孩子3：與孩子4參數(shù)順序不同
    public String child(int a,String s){
        System.out.println("child3");
        return "child3";
    }
    //孩子4：與孩子3參數(shù)順序不同
    public String child(String s,int a){
        System.out.println("child4");
        return "child4";
    }
    public static void main(String[] args){
        //重載方法調(diào)用：略
    }
}

從上述代碼我們可以看到，在類的內(nèi)部可以有相同的方法名，但是有唯一的參數(shù)列表。當(dāng)然返回類型和修飾符也可以不同。下面我們再看一下類之間的多態(tài)。

2、類之間的多態(tài)：方法重寫

類之間的多態(tài)其實是有兩種方式：繼承和接口。我們對這兩種方式一個一個說明。

（1）繼承方式實現(xiàn)多態(tài)

對于繼承方式我們使用一個例子來解釋，比如說父親可以對自己的房子有處理權(quán)，兒子繼承父業(yè)同樣也有處理權(quán)。

第一步：定義父類

public class Father {
    public void dealHouse(){
        System.out.println("父親處置房產(chǎn)");
    }
}

第二步：定義子類（大兒子和小兒子）

//大兒子
public class SonA extends Father {
    @Override
    public void dealHouse() {
        System.out.println("大兒子處置房產(chǎn)");
    }
}
//小兒子
public class SonB extends Father {
    @Override
    public void dealHouse() {
        System.out.println("小兒子處置房產(chǎn)");
    }
}

第三步：測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Father father=new Father();
        Father sonA=new SonA();
        Father sonB=new SonB();
        father.dealHouse();
        sonA.dealHouse();
        sonB.dealHouse();
    }
}
//父親處置房產(chǎn)
//大兒子處置房產(chǎn)
//小兒子處置房產(chǎn)

（2）接口方式實現(xiàn)多態(tài)

接口方式實現(xiàn)繼承方式其實跟上面一樣，只不過把父類變成了接口而已，其他內(nèi)容只有微笑的變化，這里就不演示了，在這里只給出父接口的形式。

public interface Father {
    public void dealHouse();
}

到了這基本上就對多態(tài)形式的代碼實現(xiàn)進(jìn)行了演示，案例也比較簡單，但是這對我們理解多態(tài)的思想還不夠，我們最主要的還是從虛擬機的角度來分析一下。

三、分析多態(tài)

想要深入分析多態(tài)，我們需要弄清楚幾個問題。

1、jvm內(nèi)存

在上面的代碼中我們其實已經(jīng)看到了，不管是類內(nèi)部之間實現(xiàn)的多態(tài)，還是類之間實現(xiàn)的多態(tài)，這些方法的名字其實都是一樣的，那我們的程序在運行的時候，底層虛擬機是如何去區(qū)分的呢（java虛擬機實現(xiàn)動態(tài)調(diào)用）？為此我們還是先從java虛擬機講起。

2、通過例子來分析

現(xiàn)在我們拿上面的例子來說明一下多態(tài)在java虛擬機中是如何實現(xiàn)的。在測試類中有兩行代碼：

Father sonA=new SonA();
Father sonB=new SonB();

當(dāng)程序運行到Father sonA=new SonA()這里就出現(xiàn)了多態(tài)，這是因為編譯時看到Father，但是運行時new出來一個SonA類，兩種類型還不一樣。那么這些代碼在運行的時候在內(nèi)存中是如何保存的呢？

3、方法表

方法表肯定是存在于方法區(qū)中的，它是實現(xiàn)多態(tài)的關(guān)鍵所在，這里面保存的就是實例方法的引用，而且是直接引用。java虛擬機在執(zhí)行程序的時候就是通過這個方法表來確定運行哪一個多態(tài)方法的。

注意：

上述講述的其實是對繼承實現(xiàn)的多態(tài)的一種分析，對接口實現(xiàn)的，會有著不一樣的理解。

Java虛擬機 對于接口方法的調(diào)用是采用搜索方法表的方式，如，要在Father接口的方法表中找到dealHouse()方法，必須搜索Father的整個方法表。從效率上來說，接口方法的調(diào)用總是慢于類方法的調(diào)用的。