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Java的多态是如何实现的

Java的多态是如何实现的

多态概念

一个对象变量可以指示多种实际类型的现象称为多态。
允许不同类的对象对同一消息做出响应。方法的重载、类的覆盖正体现了多态。

多态分为两种:编译时多态和运行时多态。
方法的重载就是编译时多态的一种体现,编译时多态在编译的时候就知道自己要调用的是什么方法。与之不同的这是运行时多态,也就是在编译的过程中是不知道需要调用的是哪个方法,只有在实际执行的过程中才能能够知道。

多态实现

多态通常有两种实现方法,一个是子类继承父类(子类重写父类的方法),另一种则是类实现接口。在使用时,声明的总是父类类型或接口类型,创建的是实际类型。

多态在JVM中是怎么做的

无论是什么类执行,都需要将类加载进JVM中才能够执行。

根据Java虚拟机规范中,定义的调用方法的指令有四个:

  • invokestatic: 调用静态方法。
  • invokespecial: 调用超类的构造方法,实例初始化方法,私有方法。
  • invokesvirtual: 调用实例方法。
  • invokeinterface: 调用接口方法。

前两个是静态的,后两个是进行动态调用的。

有A、B三个类,A是B的父类:

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public class A {
void print() {
System.out.println("I am A");
}
public void print2() {
System.out.println("I am A2");
}
}
public class B extends A{
@Override
public void print() {
System.out.println("I am B");
}
}

执行,则会打印出”I am B” “I am A2”

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A b = new B();
b.print();
b.print2();

通过classpy解析main方法:

00:创建B的对象并压入栈顶
03:复制栈顶数值B并将复制值压入栈顶
04:执行B的构造函数
07:栈顶引用数值B存入第二个局部变量
08:将第二个局部变量B推送到栈顶
09:调用invokevirtual执行B的print方法
12:再将第二个局部变量B推送到栈顶
13:调用invokevirtual执行B的print2方法

在invokevirtual执行的过程中假设在当前的变量中没有寻找到对应的方法,会到其父类上寻找,直到找到Object中,如果都没有则抛出AbstractMethodError.

如果将A换成接口Interface的话,解析出来的class则是这样的:

最大的区别则是09那步,从invokevirtual变成了invokeinterface,invokeinterface与invokevirtual相比就是无法确定方法在方法表中的位置,invokevirtual的偏移量是固定的,invokeinterface由于无法得知方法的具体位置,则需要通过查找来找到需要执行的方法。

每种虚拟机查找的方法都个有不同,因此,在性能上,调用接口引用的方法通常总是比调用类的引用的方法要慢。所以采用有接口的设计并不总是正确。