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

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