弄清调用对象方法的执行过程十分重要。下面是调用过程的详细描述:

1) 编译器查看对象的声明类型和方法名。假设调用x.f(param),且隐式参数x声明为C类的对象。需要注意的是:有可能存在多个名为f,但参数类型不一样的方法。例如,可能存在方法f(int)和方法f(String)。编译器将会 一 一列举所有C类中名为f的方法和其超类中访问属性为public且名为f的方法。

至此,编译器已获得所有可能被调用的候选方法。

2) 接下来,编译器将查看调用方法时提供的参数类型。如果在所有名为f的方法中存在一个与提供的参数类型完全匹配,就选择这个方法。这个过程被称为重载解析(overloading resolution)。例如,对于调用x.f("Hello")来说,编译器将会挑选f(String),而不是f(int)。由于允许类型转换(int可以转换成double,Manager可以转换成Employee,等等),所以这个过程可能很复杂。如果编译器没有找到与参数类型匹配的方法,或者发现经过类型转换后有多个方法与之匹配,就会报告一个错误。

至此,编译器已获得需要调用的方法名字和参数类型。

√ 注释:前面曾经说过,方法的名字和参数列表称为方法的签名。例如,f(int)和f(String)是两个具有相同名字,不同签名的方法。如果在子类中定义了一个与超类签名相同的方法,那么子类中的这个方法就覆盖了超类中的这个相同签名的方法。

不过,返回类型不是签名的一部分,因此,在覆盖方法时,一定要保证返回类型的兼容性。在Java SE 5.0以前的版本中,要求返回类型必须是一样的。现在允许子类将覆盖方法的返回类型定义为原返回类型的子类型。例如,假设Employee类有

public Employee getBuddy() { ... }

在后面的子类Manager中,可以按照如下所示的方式覆盖这个方法

public Manager getBuddy() { ... }

我们说,这两个getBuddy方法具有可协变的返回类型 (covariant return types) 。

3) 如果是private方法、static方法、final方法 或者构造器,那么编译器将可以准确地知道应该调用哪个方法,我们将这种调用方式称为静态绑定 (static binding)。于此对应的是,调用的方法依赖于隐式参数的实际类型,并且在运行时实现动态绑定(dynamic binding)。在我们列举的示例中,编译器采用动态绑定的方式生成一条调用f(String)的指令。

4) 当程序运行,并且采用动态绑定调用方法时,虚拟机一定调用与x所引用对象的实际类型最合适的那个类的方法。假设x的实际类型是D,它是C类的子类。如果D类定义了方法f(String),就直接调用它;否则,将在D类的超类中寻找f(String),以此类推。

每次调用方法都要进行搜素,时间开销相当大。因此,虚拟机预先为每个类创建了一个方法表 (method table) ,其中列出了所有方法的签名和实际调用的方法。这样一来,在真正调用方法的时候,虚拟机仅查找这个表就行了。在前面的例子中,虚拟机搜索D类的方法表,以便寻找与调用f(String) 相匹配的方法。这个方法既有可能是D.f(String),也有可能是X.f(String),这里的X是D的超类。这里需要提醒一点,如果调用super.f(param),编译器将对隐式参数超类的方法表进行搜索。

现在,查看查看一下例5-1中调用e.getSalary()的详细过程。e声明为Employee类型。Employee类只有一个名叫getSalary的方法,这个方法没有参数。因此,在这里不必担心重载解析的问题。

由于getSalary不是private方法、static方法或final方法,所以将采用动态绑定。虚拟机为Employee和Manager两个类生成方法表。在Employee的方法表中,列出了这个类定义的所有方法:

Employee:

getName() -> Employee.getName()

getSalary() -> Employee.getSalary()

getHireDay() -> Employee.getHireDay()

raiseSalary(double) -> Employee.raiseSalary(double)

实际上,上面列出的方法并不完整,在此我们略去了从Object继承来的许多方法。

Manager方法表稍微有些不同。其中有三个方法是继承而来的,一个方法是重新定义的,还有一个方法是新增加的。

Manager:

getName() -> Employee.getName()

getSalary() -> Manager.getSalary()

getHireDay() -> Employee.getHireDay()

raiseSalary(double) -> Employee.raiseSalary(double)

setBonus(double) -> Manager.setBonus(double)

在运行的时候,调用e.getSalary()的解析过程为:

1) 首先,虚拟机提取e的实际类型的方法表。既可能是Employee、Manager的方法表,也可能是Employee类的其它子类的方法表。

2) 接下来,虚拟机搜索定义getSalary签名的类。此时,虚拟机已经知道应该调用哪个方法。

3) 最后,虚拟机调用方法。

动态绑定有一个非常重要的特性:无需对现存的代码进行修改,就可以对程序进行扩展。假设增加一个新类Executive,并且变量e有可能引用这个类的对象,我们不需要对包含调用e.getSalary() 的代码进行重新编译。如果e恰好引用一个Executive类的对象,就会自动地调用Executive.getSalary() 方法。

× 警告:在覆盖一个方法的时候,子类方法不能低于超类方法的可见性。特别是,如果超类方法是public,子类方法一定要声明为public。经常会发生这类错误:在声明子类方法的时候,遗漏了public修饰符。此时,编译器将会把它解释为试图降低访问权限。

例5-1 ManagerTest.java 

import java.util.*;

/**
* This program demonstrates inheritance.
* @version 1.21 2004-02-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class ManagerTest
{
public static void main(String[] args)
{
// construct a Manager object
Manager boss = new Manager("Carl Craker",80000,1987,12,15);
boss.setBonus(5000); Employee[] staff = new Employee[3]; // fill the staff array with Manager and Employee objects staff[0] = boss;
staff[1] = new Employee("Harry Hacker",50000,1989,10,1);
staff[2] = new Employee("Tommy Tester",40000,1990,3,15); // print out information about all Employee objects
for(Employee e:staff)
System.out.println("name: " + e.getName() + ",salary: " + e.getSalary());
}
} class Employee
{
public Employee(String n,double s,int year,int month,int day)
{
name = n;
salary = s;
GregorianCalendar calendar = new GregorianCalendar(year,month-1,day);
hireDay = calendar.getTime();
} public String getName()
{
return name;
} public double getSalary()
{
return salary;
} public Date getHireDay()
{
return hireDay;
} public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent /100;
salary += raise;
} private String name;
private double salary;
private Date hireDay;
} class Manager extends Employee
{
/**
* @param n the employee's name
* @param s the salary
* @param year the hire year
* @param month the hire month
* @param day the hire day
*/
public Manager(String n,double s,int year,int month,int day)
{
super(n,s,year,month,day);
bonus = 0;
} public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary();
return baseSalary + bonus;
} public void setBonus(double b)
{
bonus = b;
} private double bonus;
}

—— 声明:此文源自《JAVA 核心技术》5.1.3 "动态绑定"

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