java中关于继承,多态及方法调用的底层细节

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    java中关于继承,多态及方法调用的底层细节

    一、继承

    继承已存在的类就是复用(继承)这些类的方法和域。在此基础上,还可以添加一些新的方法和域, 以满足新的需求。

    子类会拥有父类的全部域和方法(但是受限于访问权限,未必访问得到),在此基础上可以:添加域和方法,覆盖父类方法

    访问权限:

    protected关键字

    子类可访问

    一个典型的例子是Object.clone()方法

    Object的子类内部是可以调用该方法,也可以重写该方法,如果子类没有显式重写clone方法,是无法调用子类的clone方法的

    因为我们的代码和Object类不在同一个包里,访问不到该方法,然而子类是可以访问到的。

    super关键字:

    1. super()访问父类的构造函数,进行一些初始化工作,必须放在构造函数第一句。不写的话默认执行父类的无参构造

    2. super.xxx访问父类的成员。注意,方法重写不代表父类方法没了

    强制类型转换:

    改变一个对象的引用类型,

    向上转完全没问题,向下转要看这个对象的实际类型

    二、多态及方法调用细节

    首先要强调几个注意点:

    Human h=new Man()这里的Human被称为静态类型,Man被称为实际类型

    1.编译期无法确定一个对象的实际类型,只能知道它的静态类型

    2.编译期结束得到的是符号引用,对于方法来说,得到的是方法签名,但是由于继承层次中可能存在方法签名相同的方法,故编译期结束,部分方法并不能确定到底调用哪一个。

    3.方法调用是要确定调用哪一个方法

    1. 静态绑定:

    在类加载的解析(resolution)阶段,JVM会将符号引用转变为直接引用,结合上述第二点,我们给出在解析阶段可以确定直接引用的方法类型:

    • 静态方法:直接由类确定
    • 私有方法:外部不可访问
    • 构造器
    • 父类方法
    • final方法

    我们不难看出,这些方法都满足编译器可知,运行期不可变的条件,即在编译期结束即可确定,不存在方法签名或者说符号引用的不确定性。我们将之称为静态绑定。

    2. 动态绑定:

    除上述方法外,其余方法无法在解析阶段确定直接引用,这些方法被称为虚方法,在JVM中通过invokevirtual指令调用执行

    invokevirtual指令运行过程:

    • 找到操作数栈顶的第一个元素(要执行的方法的接收者,所有者)指向的实例对象的实际类型C(即代码中h的实际类型Man)
    • 在类型C里找和符号引用相符的方法,检查访问权限,通过则返回该方法的直接引用
    • 没有则到C的父类里找
    class Human{
        public void eat(){}
    }
    class Man{
        public void eat(){}
        public void eat(int n){}
    }
    
    public static void main(){
        Human h=new Man();
        h.eat();
    }
    

    3. 编译期的静态分派

    上述动态绑定的过程其实就是方法重写的底层实现,接下来看一看方法的重载。

    重载过程是在编译期实现的,主要目的是为了确定要调用的方法的方法签名。

    仍以上述代码为例,在编译h.eat();时,编译器会做如下几件事:

    • 查看h的静态类型和方法名,列出h的静态类型,也就是Human类,及其父类的的全部同名方法
    • 查看调用方法时提供的参数的静态类型,这里没有参数。在上面列出的方法中寻找与之匹配的,(这里参数类型允许向上转)

    即:

    class Example{
        public void ex(Human h);
    }
    
    public static void main(){
        Example e=new Example();
        e.ex(new Man());
    }
    // 若Example类的父类中没有ex(Man m)这样的方法,就会匹配到ex(Human h)方法。
    

    至此编译器便得到了要调用方法的方法名和参数类型,也就是所谓的方法签名。

    三、参考资料

    1. 《java核心技术卷Ⅰ》
    2. 《深入理解java虚拟机——JVM高级特性与最佳实践》第三版

    鄙人只是一名在读的软件工程专业的本科生,正在复习找工作,故而将复习时遇到的一些有意思的东西总结出来,既是加深理解,也是便于日后复习。

    鄙人才疏学浅,若文中有谬误之处,还望诸位不吝斧正,以免误人子弟。若有同道中人想一同讨论学习,也可以联系我=>2938189276@qq.com。未经作者允许,请勿转载!

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    标签: Java