Java多态性探悉[z]

From: http://topic.csdn.net/u/20071127/11/2a64066b-2f42-4877-b799-c596710e49a6.html

 

一、基本概念

      多态性：发送消息给某个对象，让该对象自行决定响应何种行为。
      通过将子类对象引用赋值给超类对象引用变量来实现动态方法调用。

      java 的这种机制遵循一个原则：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。

      1. 如果a是类A的一个引用，那么，a可以指向类A的一个实例,或者说指向类A的一个子类。
      2. 如果a是接口A的一个引用，那么,a必须指向实现了接口A的一个类的实例。


二、Java多态性实现机制

      SUN目前的JVM实现机制，类实例的引用就是指向一个句柄（handle）的指针，这个句柄是一对指针：
      一个指针指向一张表格，实际上这个表格也有两个指针（一个指针指向一个包含了对象的方法表，另外一个指向类对象，表明该对象所属的类型）；
      另一个指针指向一块从java堆中为分配出来内存空间。

      The Java Virtual Machine does not require any particular internal structure for objects. In Sun's current implementation of the Java Virtual Machine, a reference to a class instance is a pointer to a handle that is itself a pair of pointers: one to a table containing the methods of the object and a pointer to the Class object that represents the type of the object, and the other to the memory allocated from the Java heap for the object data. （jvm规范中关于对象内存布局的说明）


三、总结

      1、通过将子类对象引用赋值给超类对象引用变量来实现动态方法调用。

        DerivedC c2=new DerivedC();
        BaseClass a1= c2;            //BaseClass 基类，DerivedC是继承自BaseClass的子类
        a1.play();                  //play()在BaseClass，DerivedC中均有定义，即子类覆写了该方法

        分析：
        *  为什么子类的类型的对象实例可以覆给超类引用？
        自动实现向上转型。通过该语句，编译器自动将子类实例向上移动，成为通用类型BaseClass；
        *  a.play()将执行子类还是父类定义的方法？
        子类的。在运行时期，将根据a这个对象引用实际的类型来获取对应的方法。所以才有多态性。一个基类的对象引用，被赋予不同的子类对象引用，执行该方法时，将表现出不同的行为。

        在a1=c2的时候，仍然是存在两个句柄，a1和c2，但是a1和c2拥有同一块数据内存块和不同的函数表。

      2、不能把父类对象引用赋给子类对象引用变量

        BaseClass a2=new BaseClass();
        DerivedC c1=a2;//出错

        在java里面，向上转型是自动进行的,但是向下转型却不是，需要我们自己定义强制进行。
        c1=(DerivedC)a2; 进行强制转化,也就是向下转型.

      3、记住一个很简单又很复杂的规则，一个类型引用只能引用引用类型自身含有的方法和变量。
        你可能说这个规则不对的，因为父类引用指向子类对象的时候，最后执行的是子类的方法的。
        其实这并不矛盾，那是因为采用了后期绑定，动态运行的时候又根据型别去调用了子类的方法。而假若子类的这个方法在父类中并没有定义，则会出错。
        例如，DerivedC类在继承BaseClass中定义的函数外，还增加了几个函数（例如 myFun()）

        分析：
        当你使用父类引用指向子类的时候，其实jvm已经使用了编译器产生的类型信息调整转换了。
        这里你可以这样理解，相当于把不是父类中含有的函数从虚拟函数表中设置为不可见的。注意有可能虚拟函数表中有些函数地址由于在子类中已经被改写了，所以对象虚拟函数表中虚拟函数项目地址已经被设置为子类中完成的方法体的地址了。


      4、Java与C++多态性的比较

      jvm关于多态性支持解决方法是和c++中几乎一样的，
      只是c++中编译器很多是把类型信息和虚拟函数信息都放在一个虚拟函数表中，但是利用某种技术来区别。

      Java把类型信息和函数信息分开放。Java中在继承以后，子类会重新设置自己的虚拟函数表，这个虚拟函数表中的项目有由两部分组成。从父类继承的虚拟函数和子类自己的虚拟函数。
      虚拟函数调用是经过虚拟函数表间接调用的，所以才得以实现多态的。

      Java的所有函数，除了被声明为final的，都是用后期绑定。
      C++实现多态性，使用关键字virtual，为了引起晚捆绑，使用虚函数。若一个函数在基类被声明为virtual，则所有子类中都是virtual的。对虚函数的重定义成为越位。

评论

1 楼 liudaoru 2008-06-13  

http://blog.csdn.net/cxzhq2002/archive/2006/12/16/1445541.aspx
多态的作用：
1. 应用程序不必为每一个派生类编写功能调用，只需要对抽象基类进行处理即可。大大提高程序的可复用性。//继承
2. 派生类的功能可以被基类的方法或引用变量所调用，这叫向后兼容，可以提高可扩充性和可维护性。 //多态的真正作用，以前需要用switch实现