一個(gè)Java程序的執(zhí)行要經(jīng)過(guò)編譯和執(zhí)行（解釋?zhuān)┻@兩個(gè)步驟，同時(shí)Java又是面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。當(dāng)子類(lèi)和父類(lèi)存在同一個(gè)方法，子類(lèi)重寫(xiě)了父類(lèi)的方法，程序在運(yùn)行時(shí)調(diào)用方法是調(diào)用父類(lèi)的方法還是子類(lèi)的重寫(xiě)方法呢，這應(yīng)該是我們?cè)诔鯇W(xué)Java時(shí)遇到的問(wèn)題。這里首先我們將確定這種調(diào)用何種方法實(shí)現(xiàn)或者變量的操作叫做綁定。

在Java中存在兩種綁定方式，一種為靜態(tài)綁定，又稱(chēng)作早期綁定。另一種就是動(dòng)態(tài)綁定，亦稱(chēng)為后期綁定。

區(qū)別對(duì)比

• 靜態(tài)綁定發(fā)生在編譯時(shí)期，動(dòng)態(tài)綁定發(fā)生在運(yùn)行時(shí)
• 使用private或static或final修飾的變量或者方法，使用靜態(tài)綁定。而虛方法（可以被子類(lèi)重寫(xiě)的方法）則會(huì)根據(jù)運(yùn)行時(shí)的對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)綁定。
• 靜態(tài)綁定使用類(lèi)信息來(lái)完成，而動(dòng)態(tài)綁定則需要使用對(duì)象信息來(lái)完成。
• 重載(Overload)的方法使用靜態(tài)綁定完成，而重寫(xiě)(Override)的方法則使用動(dòng)態(tài)綁定完成。

重載方法的示例

這里展示一個(gè)重載方法的示例。

public class TestMain { 
  public static void main(String[] args) { 
      String str = new String(); 
      Caller caller = new Caller(); 
      caller.call(str); 
  } 
 
  static class Caller { 
      public void call(Object obj) { 
          System.out.println("an Object instance in Caller"); 
      } 
       
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in in Caller"); 
      } 
  } 
} 

執(zhí)行的結(jié)果為

22:19 $ java TestMain 
a String instance in in Caller 

在上面的代碼中，call方法存在兩個(gè)重載的實(shí)現(xiàn)，一個(gè)是接收Object類(lèi)型的對(duì)象作為參數(shù)，另一個(gè)則是接收String類(lèi)型的對(duì)象作為參數(shù)。str是一個(gè)String對(duì)象，所有接收String類(lèi)型參數(shù)的call方法會(huì)被調(diào)用。而這里的綁定就是在編譯時(shí)期根據(jù)參數(shù)類(lèi)型進(jìn)行的靜態(tài)綁定。

驗(yàn)證

光看表象無(wú)法證明是進(jìn)行了靜態(tài)綁定，使用javap發(fā)編譯一下即可驗(yàn)證。

22:19 $ javap -c TestMain 
Compiled from "TestMain.java" 
public class TestMain { 
  public TestMain(); 
    Code: 
       0: aload_0 
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V 
       4: return 
 
  public static void main(java.lang.String[]); 
    Code: 
       0: new           #2                  // class java/lang/String 
       3: dup 
       4: invokespecial #3                  // Method java/lang/String."<init>":()V 
       7: astore_1 
       8: new           #4                  // class TestMain$Caller 
      11: dup 
      12: invokespecial #5                  // Method TestMain$Caller."<init>":()V 
      15: astore_2 
      16: aload_2 
      17: aload_1 
      18: invokevirtual #6                  // Method TestMain$Caller.call:(Ljava/lang/String;)V 
      21: return 
} 

看到了這一行18: invokevirtual #6 // Method TestMain$Caller.call:(Ljava/lang/String;)V確實(shí)是發(fā)生了靜態(tài)綁定，確定了調(diào)用了接收String對(duì)象作為參數(shù)的caller方法。

重寫(xiě)方法的示例

public class TestMain { 
  public static void main(String[] args) { 
      String str = new String(); 
      Caller caller = new SubCaller(); 
      caller.call(str); 
  } 
   
  static class Caller { 
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in Caller"); 
      } 
  } 
   
  static class SubCaller extends Caller { 
      @Override 
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in SubCaller"); 
      } 
  } 
} 

執(zhí)行的結(jié)果為

22:27 $ java TestMain 
a String instance in SubCaller 

上面的代碼，Caller中有一個(gè)call方法的實(shí)現(xiàn)，SubCaller繼承Caller，并且重寫(xiě)了call方法的實(shí)現(xiàn)。我們聲明了一個(gè)Caller類(lèi)型的變量callerSub，但是這個(gè)變量指向的時(shí)一個(gè)SubCaller的對(duì)象。根據(jù)結(jié)果可以看出，其調(diào)用了SubCaller的call方法實(shí)現(xiàn)，而非Caller的call方法。這一結(jié)果的產(chǎn)生的原因是因?yàn)樵谶\(yùn)行時(shí)發(fā)生了動(dòng)態(tài)綁定，在綁定過(guò)程中需要確定調(diào)用哪個(gè)版本的call方法實(shí)現(xiàn)。

驗(yàn)證

使用javap不能直接驗(yàn)證動(dòng)態(tài)綁定，然后如果證明沒(méi)有進(jìn)行靜態(tài)綁定，那么就說(shuō)明進(jìn)行了動(dòng)態(tài)綁定。

22:27 $ javap -c TestMain 
Compiled from "TestMain.java" 
public class TestMain { 
  public TestMain(); 
    Code: 
       0: aload_0 
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V 
       4: return 
 
  public static void main(java.lang.String[]); 
    Code: 
       0: new           #2                  // class java/lang/String 
       3: dup 
       4: invokespecial #3                  // Method java/lang/String."<init>":()V 
       7: astore_1 
       8: new           #4                  // class TestMain$SubCaller 
      11: dup 
      12: invokespecial #5                  // Method TestMain$SubCaller."<init>":()V 
      15: astore_2 
      16: aload_2 
      17: aload_1 
      18: invokevirtual #6                  // Method TestMain$Caller.call:(Ljava/lang/String;)V 
      21: return 
} 

正如上面的結(jié)果，18: invokevirtual #6 // Method TestMain$Caller.call:(Ljava/lang/String;)V這里是TestMain$Caller.call而非TestMain$SubCaller.call，因?yàn)榫幾g期無(wú)法確定調(diào)用子類(lèi)還是父類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，所以只能丟給運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)綁定來(lái)處理。

當(dāng)重載遇上重寫(xiě)

下面的例子有點(diǎn)變態(tài)哈，Caller類(lèi)中存在call方法的兩種重載，更復(fù)雜的是SubCaller集成Caller并且重寫(xiě)了這兩個(gè)方法。其實(shí)這種情況是上面兩種情況的復(fù)合情況。

下面的代碼首先會(huì)發(fā)生靜態(tài)綁定，確定調(diào)用參數(shù)為String對(duì)象的call方法，然后在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)綁定確定執(zhí)行子類(lèi)還是父類(lèi)的call實(shí)現(xiàn)。

public class TestMain { 
  public static void main(String[] args) { 
      String str = new String(); 
      Caller callerSub = new SubCaller(); 
      callerSub.call(str); 
  } 
   
  static class Caller { 
      public void call(Object obj) { 
          System.out.println("an Object instance in Caller"); 
      } 
       
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in in Caller"); 
      } 
  } 
   
  static class SubCaller extends Caller { 
      @Override 
      public void call(Object obj) { 
          System.out.println("an Object instance in SubCaller"); 
      } 
       
      @Override 
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in in SubCaller"); 
      } 
  } 
} 

執(zhí)行結(jié)果為

22:30 $ java TestMain 
a String instance in in SubCaller 

驗(yàn)證

由于上面已經(jīng)介紹，這里只貼一下反編譯結(jié)果啦

22:30 $ javap -c TestMain 
Compiled from "TestMain.java" 
public class TestMain { 
  public TestMain(); 
    Code: 
       0: aload_0 
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V 
       4: return 
 
  public static void main(java.lang.String[]); 
    Code: 
       0: new           #2                  // class java/lang/String 
       3: dup 
       4: invokespecial #3                  // Method java/lang/String."<init>":()V 
       7: astore_1 
       8: new           #4                  // class TestMain$SubCaller 
      11: dup 
      12: invokespecial #5                  // Method TestMain$SubCaller."<init>":()V 
      15: astore_2 
      16: aload_2 
      17: aload_1 
      18: invokevirtual #6                  // Method TestMain$Caller.call:(Ljava/lang/String;)V 
      21: return 
} 

好奇問(wèn)題

非動(dòng)態(tài)綁定不可么？

其實(shí)理論上，某些方法的綁定也可以由靜態(tài)綁定實(shí)現(xiàn)。比如

public static void main(String[] args) { 
      String str = new String(); 
      final Caller callerSub = new SubCaller(); 
      callerSub.call(str); 
} 

比如這里callerSub持有subCaller的對(duì)象并且callerSub變量為final，立即執(zhí)行了call方法，編譯器理論上通過(guò)足夠的分析代碼，是可以知道應(yīng)該調(diào)用SubCaller的call方法。

但是為什么沒(méi)有進(jìn)行靜態(tài)綁定呢？
假設(shè)我們的Caller繼承自某一個(gè)框架的BaseCaller類(lèi)，其實(shí)現(xiàn)了call方法，而B(niǎo)aseCaller繼承自SuperCaller。SuperCaller中對(duì)call方法也進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

假設(shè)某框架1.0中的BaseCaller和SuperCaller

static class SuperCaller { 
  public void call(Object obj) { 
      System.out.println("an Object instance in SuperCaller"); 
  } 
} 
   
static class BaseCaller extends SuperCaller { 
  public void call(Object obj) { 
      System.out.println("an Object instance in BaseCaller"); 
  } 
} 

而我們使用框架1.0進(jìn)行了這樣的實(shí)現(xiàn)。Caller繼承自BaseCaller，并且調(diào)用了super.call方法。

public class TestMain { 
  public static void main(String[] args) { 
      Object obj = new Object(); 
      SuperCaller callerSub = new SubCaller(); 
      callerSub.call(obj); 
  } 
   
  static class Caller extends BaseCaller{ 
      public void call(Object obj) { 
          System.out.println("an Object instance in Caller"); 
          super.call(obj); 
      } 
       
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in in Caller"); 
      } 
  } 
   
  static class SubCaller extends Caller { 
      @Override 
      public void call(Object obj) { 
          System.out.println("an Object instance in SubCaller"); 
      } 
       
      @Override 
      public void call(String str) { 
          System.out.println("a String instance in in SubCaller"); 
      } 
  } 
} 

然后我們基于這個(gè)框架的1.0版編譯出來(lái)了class文件，假設(shè)靜態(tài)綁定可以確定上面Caller的super.call為BaseCaller.call實(shí)現(xiàn)。

然后我們?cè)俅渭僭O(shè)這個(gè)框架1.1版本中BaseCaller不重寫(xiě)SuperCaller的call方法，那么上面的假設(shè)可以靜態(tài)綁定的call實(shí)現(xiàn)在1.1版本就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)樵?.1版本上super.call應(yīng)該是使用SuperCall的call方法實(shí)現(xiàn)，而非假設(shè)使用靜態(tài)綁定確定的BaseCaller的call方法實(shí)現(xiàn)。

所以，有些實(shí)際可以靜態(tài)綁定的，考慮到安全和一致性，就索性都進(jìn)行了動(dòng)態(tài)綁定。

得到的優(yōu)化啟示？

由于動(dòng)態(tài)綁定需要在運(yùn)行時(shí)確定執(zhí)行哪個(gè)版本的方法實(shí)現(xiàn)或者變量，比起靜態(tài)綁定起來(lái)要耗時(shí)。

所以在不影響整體設(shè)計(jì)，我們可以考慮將方法或者變量使用private，static或者final進(jìn)行修飾。

參考文章

• What is Static and Dynamic binding in Java with Example

一本書(shū)

• Java核心技術(shù)，Java領(lǐng)域最有影響力和價(jià)值的著作之一，擁有20多年教學(xué)與研究經(jīng)驗(yàn)的資深Java技術(shù)專(zhuān)家撰寫(xiě)（獲Jolt大獎(jiǎng)），與《Java編程思想》齊名，10余年全球暢銷(xiāo)不衰，廣受好評(píng)。