运行时多态性决策

Question

我曾经在某处看到说，运行时多态是动态类型语言的结果。通过检查下面的代码，我们可以看到一个明显的运行时多态的例子。

class A{
    do(){}
}
class B extends A{
    do(){}
}
...
A ex = new B();
ex.do();

由于存在超类类型引用，编译器无法确定引用将实际引用哪种类型并在运行时绑定方法。但是对于下面使用相同类定义的情况呢？

我的第一个问题是针对下面的示例；

class A{
    do(){}
}
class B extends A{
  //no overriding
}
...
A ex = new B();
ex.do();

在继承关系中只有一个do()方法的版本。系统是否仍然需要在运行时绑定该方法？还是在编译时绑定？

我的第二个问题是关于下面的示例的：

class A{
    do(){}
}
class B extends A{
  do(){}
}
...
B ex = new B();
ex.do();

现在有一个子类(继承链中最低的)类型的引用。它会在运行时绑定吗？

- Mehmet Çağrı Köse

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在编译时很难确定有多少实现可用，因为某人可以在运行时添加自己的实现。但是在运行时，JIT可以推测层次结构并执行以下操作。https://dev59.com/XZDea4cB1Zd3GeqPbGrw#33351238 - Ivan Mamontov

Answer 1

在编译调用非静态方法javac时，将始终使用invokevirtual指令，因此在编译时没有进行优化。

但是，由于去虚拟化方法调用是一种重要的优化（节省vtable查找，可能内联方法），运行时（hotspot等）将尝试应用它，如果由于代码分析而可能实现。

因此，在您的第二个示例（第三个代码块）中，运行时可能会认识到它可以将对A.do的虚拟调用替换为对B.do的调用，因为ex实际上是一个B（在这种情况下，运行时应该很容易确定）。

对于您的第一个示例（第二个代码块），还有另一种优化技术。运行时首先看到类A。所有对A.do的调用现在都被编译为静态调用，就好像不存在覆盖A.do的派生类。如果稍后加载这样的类，则运行时将回滚此乐观假设，并引入虚拟方法调用。

- wero

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第三个例子有什么见解吗？ - Erick G. Hagstrom

@ErickG.Hagstrom澄清了引用：“第二个例子”=问题中的第三个代码块。 - wero

Answer 2

首先，你所提到的“动态类型”一词在Java中并不准确。Java并不是一种“动态类型编程语言”。它提供了某些动态类型检查，例如类型转换和instanceof运算符，但在你的代码示例中，并没有涉及任何动态类型检查。所有类型都是静态的。

顺便说一句，在Java中do不是合法的方法名。但是假设A声明了一个doSomething方法，并且有一个子类B，那么对于Java编译器来说，B是否覆盖doSomething是完全无关紧要的（除非它改变了访问修饰符）。

重点是，A和B是不同的类，可以独立地进行（重新）编译，并且不能保证B在运行时仍然（不）覆盖该方法。但是规范认为这种变化在法律范围内，不会破坏二进制兼容性。

13.4.24. 方法重写

如果在子类中添加了一个实例方法并覆盖了超类中的方法，则现有二进制文件中的方法调用将找到子类方法，并且这些二进制文件不会受到影响。

如果向类中添加了一个类方法，则除非引用的限定类型是子类类型，否则将无法找到此方法。

请注意最后一句话提到的“类方法”，也就是static方法。这意味着当A声明一个static方法m，并通过B.m调用它时，如果在运行时B恰好声明了这样的方法，则调用可能会最终进入由B声明的static方法，即使在编译时看到的版本没有这样做。因此，即使是早期绑定的非多态方法最终也会在运行时解析，并且可能找到与编译时不同的目标。与晚期绑定方法的区别在于，一旦解析了早期绑定方法，调用总是分派给该方法，而不依赖于任何可能在运行时更改的属性。

对于可重写的方法，该方法根据调用它的引用的编译时类型进行解析，然后在引用的实际运行时类型中可能有一个覆盖方法。这是回答潜在后续问题的地方：

13.4.17. final Methods

将一个声明为final的方法更改为不再声明final，不会破坏与现有二进制文件的兼容性。

换句话说，在编译时调用一个final方法时，编译器不会利用目标方法是final的事实，因为该方法在运行时可能不是final，这种可能性不能破坏兼容性。

唯一得到特殊处理的方法调用是调用私有方法。由于私有方法的调用者始终在与方法声明本身相同的类中，它们总是一起编译，不受独立演化的影响。

- Holger

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抱歉我有点困惑。这个内容来自Grady Booch的OOAD书籍。下面的截图展示了来源。感谢您提供的信息。http://imgur.com/9iirXRj - Mehmet Çağrı Köse

Answer 3

编译器是否在编译时绑定，还是JVM在运行时绑定，故意不予定义。Java规范不会明确说明这一点 - 它只会说明在代码运行时将实现预期结果 [需要引用证明]。

早期/晚期绑定是一种优化，因此是可选的。

- OldCurmudgeon