【JVM补充】静态多分派,动态单分派

本文主要是介绍【JVM补充】静态多分派,动态单分派，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

背景

之前在看过第二版的《深入理解JVM虚拟机》之后，对 java是一种静态多分派和动态单分派的语言 相关的说明和介绍，我理解的就不是很清晰，所以在前面的 JVM详解一章中没有详细说明这一块内容，而关注到这个问题，最早还是在虚拟机栈中的 动态链接 内存分配的地方存在疑问，最近在看第三版的书，又看到了这个地方，所以在这里记录一下个人理解，以便之后回顾，如果有错误的地方，欢迎提出。

示例

package com.demo;public class OverLoadTest {static class Mobile{}static class Phone extends Mobile{}static class Pad extends Mobile{}static class TX{public void test(Mobile mobile){System.out.println("tx-mobile");}public void test(Phone phone){System.out.println("tx-phone");}public void test(Pad pad){System.out.println("tx-pad");}}static class QQ extends TX{@Overridepublic void test(Mobile mobile){System.out.println("qq-mobile");}@Overridepublic void test(Phone phone){System.out.println("qq-phone");}@Overridepublic void test(Pad pad){System.out.println("qq-pad");}}static class WeChat extends TX{@Overridepublic void test(Mobile mobile){System.out.println("wc-mobile");}@Overridepublic void test(Phone phone){System.out.println("wc-phone");}@Overridepublic void test(Pad pad){System.out.println("wc-pad");}}public static void main(String[] args) {TX qq = new QQ();TX wc = new WeChat();Mobile phone = new Phone();Mobile pad = new Pad();qq.test(phone);wc.test(pad);}}

打印输出结果：

qq-mobile
wc-mobile

看到这个结果，相信很多人都能猜到，但是为什么是这个结果，让我们来剖析一下，剖析完之后，大家就能明白其细节的原理了。

编译期间

首先，我们来看一下对当前类编译之后的结果：

命令：
javac OverLoadTest.java
javap -verbose OverLoadTest.class

Classfile /E:/jvm-demo/src/main/java/com/demo/OverLoadTest.classLast modified 2021-5-7; size 724 bytesMD5 checksum ac452de465b1d19e57ff6450d8660163Compiled from "OverLoadTest.java"
public class com.demo.OverLoadTestminor version: 0major version: 52flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:#1 = Methodref          #12.#30        // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Class              #31            // com/demo/OverLoadTest$QQ#3 = Methodref          #2.#30         // com/demo/OverLoadTest$QQ."<init>":()V#4 = Class              #32            // com/demo/OverLoadTest$WeChat#5 = Methodref          #4.#30         // com/demo/OverLoadTest$WeChat."<init>":()V#6 = Class              #33            // com/demo/OverLoadTest$Phone#7 = Methodref          #6.#30         // com/demo/OverLoadTest$Phone."<init>":()V#8 = Class              #34            // com/demo/OverLoadTest$Pad#9 = Methodref          #8.#30         // com/demo/OverLoadTest$Pad."<init>":()V#10 = Methodref          #16.#35        // com/demo/OverLoadTest$TX.test:(Lcom/demo/OverLoadTest$Mobile;)V#11 = Class              #36            // com/demo/OverLoadTest#12 = Class              #37            // java/lang/Object#13 = Utf8               WeChat#14 = Utf8               InnerClasses#15 = Utf8               QQ#16 = Class              #38            // com/demo/OverLoadTest$TX#17 = Utf8               TX#18 = Utf8               Pad#19 = Utf8               Phone#20 = Class              #39            // com/demo/OverLoadTest$Mobile#21 = Utf8               Mobile#22 = Utf8               <init>#23 = Utf8               ()V#24 = Utf8               Code#25 = Utf8               LineNumberTable#26 = Utf8               main#27 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V#28 = Utf8               SourceFile#29 = Utf8               OverLoadTest.java#30 = NameAndType        #22:#23        // "<init>":()V#31 = Utf8               com/demo/OverLoadTest$QQ#32 = Utf8               com/demo/OverLoadTest$WeChat#33 = Utf8               com/demo/OverLoadTest$Phone#34 = Utf8               com/demo/OverLoadTest$Pad#35 = NameAndType        #40:#41        // test:(Lcom/demo/OverLoadTest$Mobile;)V#36 = Utf8               com/demo/OverLoadTest#37 = Utf8               java/lang/Object#38 = Utf8               com/demo/OverLoadTest$TX#39 = Utf8               com/demo/OverLoadTest$Mobile#40 = Utf8               test#41 = Utf8               (Lcom/demo/OverLoadTest$Mobile;)V
{public com.demo.OverLoadTest();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 3: 0public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=5, args_size=10: new           #2                  // class com/demo/OverLoadTest$QQ3: dup4: invokespecial #3                  // Method com/demo/OverLoadTest$QQ."<init>":()V7: astore_18: new           #4                  // class com/demo/OverLoadTest$WeChat11: dup12: invokespecial #5                  // Method com/demo/OverLoadTest$WeChat."<init>":()V15: astore_216: new           #6                  // class com/demo/OverLoadTest$Phone19: dup20: invokespecial #7                  // Method com/demo/OverLoadTest$Phone."<init>":()V23: astore_324: new           #8                  // class com/demo/OverLoadTest$Pad27: dup28: invokespecial #9                  // Method com/demo/OverLoadTest$Pad."<init>":()V31: astore        433: aload_134: aload_335: invokevirtual #10                 // Method com/demo/OverLoadTest$TX.test:(Lcom/demo/OverLoadTest$Mobile;)V38: aload_239: aload         441: invokevirtual #10                 // Method com/demo/OverLoadTest$TX.test:(Lcom/demo/OverLoadTest$Mobile;)V44: returnLineNumberTable:line 59: 0line 60: 8line 62: 16line 63: 24line 65: 33line 66: 38line 67: 44
}
SourceFile: "OverLoadTest.java"
InnerClasses:static #13= #4 of #11; //WeChat=class com/demo/OverLoadTest$WeChat of class com/demo/OverLoadTeststatic #15= #2 of #11; //QQ=class com/demo/OverLoadTest$QQ of class com/demo/OverLoadTeststatic #17= #16 of #11; //TX=class com/demo/OverLoadTest$TX of class com/demo/OverLoadTeststatic #18= #8 of #11; //Pad=class com/demo/OverLoadTest$Pad of class com/demo/OverLoadTeststatic #19= #6 of #11; //Phone=class com/demo/OverLoadTest$Phone of class com/demo/OverLoadTeststatic #21= #20 of #11; //Mobile=class com/demo/OverLoadTest$Mobile of class com/demo/OverLoadTest

常量池和版本信息等我们就不关注了，我们主要看一下下面红框里的字节码，下面这两行编译后的指令对应的是java代码中的：

从上面我们能看出来，不管是方法的调用者，还是方法的参数，我们都选择的是子类的实例，但是编译之后的字节码能看出来，方法的入参和调用者都是父类，这是什么原因呢：
让我们先了解几个概念：

宗量：方法的入参和方法的调用者都是宗量
多分派：多于一个宗量的选择就是多分派
单分派：只针对一个宗量的选择就是单分派

由于在编译期间，编译器无法确定方法的最终调用者是哪一个子类，也无法确定方法的入参使用的是哪一个子类，所以都是选择的作为 静态变量 的父类进行方法的分派，也就是说，静态变量是 编译器可知，运行期不可变 的属性，但是可能有些同学还会有疑问，让我们改一下方式看看：

TX qq = new Random().nextInt() % 2 == 0 ? new QQ() : new WeChat();

从这刚代码，相信大家更能明白为什么编译期间选择静态变量的父类，而不是子类，因为只有在运行期间，才能确定创建的是哪一个子类实例。
所以从上面的例子能看出来，编译期间是针对方法的调用者和入参的 静态多分派 实现。
而最典型的例子就是方法的重载。

运行期间

从上面编译之后的字节码看到的是，方法的调用者和方法的入参都是父类，那为什么打印的结果不是tx.mobile呢，为什么方法的调用者都变成了子类呢，这是因为在代码运行期间，虚拟机能够确定方法的 最终调用者 是哪一个子类实例，所以 动态的分派 到对应子类 重写的方法 中去，所以在运行期间，针对方法的调用者这一宗量，JVM会采用 动态单分派 的方式进行方法的分派。
而典型的例子就是方法的重写。
综上，我们就能理解，为什么说 java是一门静态多分派，动态单分派的语言 了。

扩展

我们知道，在JVM 类加载期间 的 解析阶段 执行的是 符号引用转化为直接引用 的过程，在解析字节码文件的时候，会将字面量转换为真正引用的内存地址，而从上面的介绍我们又了解到，像方法的重写类似的逻辑，在这里是无法直接转换的，这里转换的只能是 非虚方法或者是非虚引用 也就是我们常说的静态方法，私有方法或者父类方法等，但是在该案例中，这两个方法的指令是： invokevirtual ，他表示的是调用的虚方法，所以在这里是无法直接转换的。
所以这就涉及到了虚拟机栈中的 动态链接 ，在运行期间，执行该栈帧中的代码，由于这是一个 虚方法的调用 ，所以在动态链接这里才真正的将方法的调用者分派到子类实例中去，实现子类方法重写的执行。