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訪問(wèn)者模式討論篇:java的動(dòng)態(tài)綁定與雙分派

java的動(dòng)態(tài)綁定

所謂的動(dòng)態(tài)綁定就是指程執(zhí)行期間(而不是在編譯期間)判斷所引用對(duì)象的實(shí)際類型,根據(jù)其實(shí)際的類型調(diào)用其相應(yīng)的方法。java繼承體系中的覆蓋就是動(dòng)態(tài)綁定的,看一下如下的代碼:

    class Father {
        public void method(){
            System.out.println("This is Father's method");
        }
    }

    class Son1 extends Father{
        public void method(){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }
    }

    class Son2 extends Father{
        public void method(){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father s1 = new Son1();
            s1.method();

            Father s2 = new Son2();
            s2.method();
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果如下:

This is Son1's method
This is Son2's method

通過(guò)運(yùn)行結(jié)果可以看到,盡管我們引用的類型是Father類型的,但是運(yùn)行時(shí)卻是調(diào)用的它實(shí)際類型(也就是Son1和Son2)的方法,這就是動(dòng)態(tài)綁定。在java語(yǔ)言中,繼承中的覆蓋就是是動(dòng)態(tài)綁定的,當(dāng)我們用父類引用實(shí)例化子類時(shí),會(huì)根據(jù)引用的實(shí)際類型調(diào)用相應(yīng)的方法。

java的靜態(tài)綁定

相對(duì)于動(dòng)態(tài)綁定,靜態(tài)綁定就是指在編譯期就已經(jīng)確定執(zhí)行哪一個(gè)方法。在java中,方法的重載(方法名相同而參數(shù)不同)就是靜態(tài)綁定的,重載時(shí),執(zhí)行哪一個(gè)方法在編譯期就已經(jīng)確定下來(lái)了??匆幌麓a:

    class Father {}
    class Son1 extends Father{}
    class Son2 extends Father{}

    class Execute {
        public void method(Father father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }

        public void method(Son1 son){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }

        public void method(Son2 son){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father father = new Father();
            Father s1 = new Son1();
            Father s2 = new Son2();

            Execute exe = new Execute();
            exe.method(father);
            exe.method(s1);
            exe.method(s2);
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果如下:

This is Father's method
This is Father's method
This is Father's method

在這里,程序在編譯的時(shí)候就已經(jīng)確定使用method(Father father)方法了,不管我們?cè)谶\(yùn)行的時(shí)候傳入的實(shí)際類型是什么,它永遠(yuǎn)都只會(huì)執(zhí)行method(Father father)這個(gè)方法。也就是說(shuō),java的重載是靜態(tài)綁定的。

instanceof操作符與轉(zhuǎn)型

有時(shí)候,我們希望在使用重載的時(shí)候,程序能夠根據(jù)傳入?yún)?shù)的實(shí)際類型動(dòng)態(tài)地調(diào)用相應(yīng)的方法,也就是說(shuō),我們希望java的重載是動(dòng)態(tài)的,而不是靜態(tài)的。但是由于java的重載不是動(dòng)態(tài)綁定,我們只能通過(guò)程序來(lái)人為的判斷,我們一般會(huì)使用instanceof操作符來(lái)進(jìn)行類型的判斷。我們要對(duì)method(Father father)進(jìn)行修改,在方法體中判斷運(yùn)行期間的實(shí)際類型,修改后的method(Father father)方法如下:

    public void method(Father father){
        if(father instanceof Son1){
            method((Son1)father);
        }else if(father instanceof Son2){
            method((Son2)father);
        }else if(father instanceof Father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }
    }

請(qǐng)注意,我們必須把判斷是否是父類的條件(也就是判斷是否為Father類的條件)放到最后,否則將一律會(huì)被判斷為Father類,達(dá)不到我們動(dòng)態(tài)判斷的目的。修改代碼后,程序就可以動(dòng)態(tài)地根據(jù)參數(shù)的實(shí)際類型來(lái)調(diào)用相應(yīng)的方法了。運(yùn)行結(jié)果如下:

This is Father's method
This is Son1's method
This is Son2's method

但是這種實(shí)現(xiàn)方式有一個(gè)明顯的缺點(diǎn),它是偽動(dòng)態(tài)的,仍然需要我們來(lái)通過(guò)程序來(lái)判斷類型。假如Father有100個(gè)子類的話,還是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)顯然是不合適的。必須通過(guò)其他更好的方式實(shí)現(xiàn)才行,我們可以使用雙分派方式來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定。

用雙分派實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定

首先,什么是雙分派?還記得23種設(shè)計(jì)模式(9):訪問(wèn)者模式中一開(kāi)始舉的例子嗎?

類A中的方法method1和method2的區(qū)別就是,method2是雙分派。我們可以看一下java雙分派的特點(diǎn):首先要有一個(gè)訪問(wèn)類B,類B提供一個(gè)showA(A a) 方法,在方法中,調(diào)用類A的method1方法,然后類A的method2方法中調(diào)用類B的showA方法并將自己作為參數(shù)傳給showA。雙分派的核心就是這個(gè)this對(duì)象。說(shuō)到這里,我們已經(jīng)明白雙分派是怎么回事了,但是它有什么效果呢?就是可以實(shí)現(xiàn)方法的動(dòng)態(tài)綁定,我們可以對(duì)上面的程序進(jìn)行修改,代碼如下:

    class Father {
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }
    class Son1 extends Father{
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }
    class Son2 extends Father{
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }

    class Execute {
        public void method(Father father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }

        public void method(Son1 son){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }

        public void method(Son2 son){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father father = new Father();
            Father s1 = new Son1();
            Father s2 = new Son2();

            Execute exe = new Execute();
            father.accept(exe);
            s1.accept(exe);
            s2.accept(exe);
        }
    }

可以看到我們修改的地方,在Father,Son1,Son2中分別加入一個(gè)雙分派的方法。調(diào)用的時(shí)候,原本是調(diào)用Execute的method方法,現(xiàn)在改為調(diào)用Father的accept方法。運(yùn)行結(jié)果如下:

This is Father's method
This is Son1's method
This is Son2's method

運(yùn)行結(jié)果符合我們的預(yù)期,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)綁定。雙分派實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定的本質(zhì),就是在重載方法委派的前面加上了繼承體系中覆蓋的環(huán)節(jié),由于覆蓋是動(dòng)態(tài)的,所以重載就是動(dòng)態(tài)的了,與使用instanceof操作符的效果是一樣的(用instanceof操作符可以實(shí)現(xiàn)重載方法動(dòng)態(tài)綁定的原因也是因?yàn)閕nstanceof操作符是動(dòng)態(tài)的)。但是與使用instanceof操作符實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定相比,雙分派方式的可擴(kuò)展性要好的多。

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