八股文-如何理解Java中的多態(tài)
什么是多態(tài)？
多態(tài)是面向?qū)ο缶幊?span>的一個(gè)重要概念，它允許一個(gè)對(duì)象以不同的形式表現(xiàn)。也就是說，在父類中定義的屬性和方法，在子類繼承后，可以有不同的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。這可以使得同一個(gè)屬性或方法，在父類及其各個(gè)子類中，可能會(huì)有不同的表現(xiàn)或含義。主要包括兩種類型：編譯時(shí)多態(tài)（靜態(tài)多態(tài)）和運(yùn)行時(shí)多態(tài)（動(dòng)態(tài)多態(tài)）。
- 編譯時(shí)多態(tài)（靜態(tài)多態(tài)）
主要體現(xiàn)在方法的重載和重寫。方法的重載是在同一個(gè)類中，允許定義多個(gè)同名方法，但參數(shù)列表不同；方法的重寫發(fā)生在繼承關(guān)系中，子類可以覆蓋父類的方法。
- 運(yùn)行時(shí)多態(tài)（動(dòng)態(tài)多態(tài)）
主要通過對(duì)象的多態(tài)性和動(dòng)態(tài)綁定實(shí)現(xiàn)。引用變量的類型可以是其父類，但在運(yùn)行時(shí)實(shí)際引用的是其子類的對(duì)象，從而調(diào)用子類的方法。
必要條件：
- 繼承或者實(shí)現(xiàn)接口
- 子類重寫父類的方法
- 父類的引用指向子類的對(duì)象
多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理
多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理涉及到動(dòng)態(tài)綁定和虛擬方法調(diào)用。這兩個(gè)概念有助于理解在運(yùn)行時(shí)如何實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。
- 動(dòng)態(tài)綁定（Dynamic Binding）
動(dòng)態(tài)綁定是多態(tài)性的基礎(chǔ)，它使得在運(yùn)行時(shí)能夠確定對(duì)象的實(shí)際類型，并調(diào)用相應(yīng)類型的方法。在Java中，動(dòng)態(tài)綁定是通過虛擬方法表（Virtual Method Table，VMT）來實(shí)現(xiàn)的。
每個(gè)類在Java中都有一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的虛擬方法表，表中存儲(chǔ)了該類的方法的地址。當(dāng)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，會(huì)在內(nèi)存中分配一個(gè)虛擬方法表，這個(gè)表指向該對(duì)象的實(shí)際類型的方法地址。
在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)調(diào)用一個(gè)對(duì)象的方法時(shí)，通過對(duì)象的引用變量找到虛擬方法表，然后根據(jù)方法的簽名（名稱和參數(shù)類型）找到相應(yīng)的方法地址。這個(gè)過程是動(dòng)態(tài)的，因?yàn)樗l(fā)生在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型來確定調(diào)用的方法。
- 虛擬方法調(diào)用
虛擬方法調(diào)用是指在運(yùn)行時(shí)調(diào)用對(duì)象的方法，而不是在編譯時(shí)確定調(diào)用的方法。在Java中，所有的非私有、非靜態(tài)、非 final 的方法都是虛擬方法。
- 實(shí)現(xiàn)流程
- 創(chuàng)建對(duì)象：在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)代碼中的 new 關(guān)鍵字等創(chuàng)建對(duì)象的語(yǔ)句，會(huì)在內(nèi)存中為對(duì)象分配空間。
- 動(dòng)態(tài)綁定：當(dāng)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，會(huì)在內(nèi)存中分配一個(gè)虛擬方法表（VMT）或類似的機(jī)制，用于存儲(chǔ)對(duì)象的方法地址。這個(gè)表與對(duì)象的實(shí)際類型相關(guān)聯(lián)。
- 引用變量賦值：引用變量指向?qū)ο?。在多態(tài)中，父類類型的引用變量可以指向子類對(duì)象。
- 虛擬方法調(diào)用：當(dāng)調(diào)用對(duì)象的方法時(shí)，引用變量根據(jù)實(shí)際類型找到對(duì)象的虛擬方法表，然后根據(jù)方法的簽名找到相應(yīng)的方法地址。這個(gè)過程是動(dòng)態(tài)的，發(fā)生在運(yùn)行時(shí)。
- 執(zhí)行方法：最終執(zhí)行找到的方法。如果是子類對(duì)象，執(zhí)行的是子類中重寫的方法。
整個(gè)流程中，關(guān)鍵點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)綁定和虛擬方法調(diào)用。動(dòng)態(tài)綁定使得在運(yùn)行時(shí)能夠確定對(duì)象的實(shí)際類型，而虛擬方法調(diào)用使得在運(yùn)行時(shí)能夠調(diào)用對(duì)象的實(shí)際類型中的方法.
多態(tài)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
- 代碼的靈活性和可維護(hù)性
多態(tài)性使得代碼更加靈活，能夠適應(yīng)不同的場(chǎng)景和需求。通過使用多態(tài)性，可以降低代碼的耦合度，提高代碼的可維護(hù)性和可讀性。
- 接口和抽象類的應(yīng)用
接口和抽象類是實(shí)現(xiàn)多態(tài)的重要手段。通過定義接口和抽象類，可以在不同的類中實(shí)現(xiàn)相同的接口或繼承相同的抽象類，從而統(tǒng)一對(duì)這些類的處理。
- 方法回調(diào)
多態(tài)性在事件處理和回調(diào)機(jī)制中有廣泛應(yīng)用。通過定義回調(diào)接口，不同的類可以實(shí)現(xiàn)相同的接口，從而在特定事件發(fā)生時(shí)調(diào)用不同類的方法。
- 集合中的多態(tài)
Java中的集合類（如List、Map）經(jīng)常使用多態(tài)性，允許存儲(chǔ)不同類型的對(duì)象，使得代碼更加通用和靈活。
- 框架和設(shè)計(jì)模式
多態(tài)性是許多設(shè)計(jì)模式（如策略模式、工廠模式）和框架的基礎(chǔ)。通過設(shè)計(jì)接口和抽象類，框架能夠與不同的實(shí)現(xiàn)交互，實(shí)現(xiàn)更高層次的靈活性和可擴(kuò)展性。
總結(jié)
多態(tài)性使得同一類型的對(duì)象在不同情境下表現(xiàn)出不同的行為，從而提高了代碼的靈活性和可維護(hù)性。編譯時(shí)多態(tài)主要在編譯階段確定調(diào)用哪個(gè)方法，而運(yùn)行時(shí)多態(tài)則在運(yùn)行時(shí)確定調(diào)用哪個(gè)方法。這種靈活性使得程序能夠更容易地適應(yīng)變化，同時(shí)提高了代碼的可擴(kuò)展性。
