Java 多态之“绑定”

在刚开始学习 JavaSE 时，学习多态时对下面几段程序输出的结果感觉到迷惑

public class Sub extends Super{
    public int num = 1; 

    public int getNum(){
        return num;
    }

    public static void main(String[] args) {

        Super sup = new Sub();
        System.out.println("sup.num = "+sup.num);  //调用父类的属性
        System.out.println("sup.getNum() = "+sup.getNum());  //调用子类的方法
    }
}

class Super{
    public int num = 0;

    public int getNum(){
        return num;
    }
}

输出：
sup.num = 0
sup.getNum() = 1

---

当将方法定义为静态时输出又会是什么样的呢？

public class Sub extends Super{
    public static int num = 1;

    public static int getNum(){
        return num;
    }

    public static void main(String[] args) {

        Super sup = new Sub();
        System.out.println("sup.num = "+sup.num);  //调用父类的属性
        System.out.println("sup.getNum() = "+sup.getNum());  //调用父类的方法
    }
}

class Super{
    public static int num = 0;

    public static int getNum(){
        return num;
    }
}

输出：
sup.num = 0
sup.getNum() = 0

---

如果将方法定义成私有的又会是什么结果呢？

public class Sub extends Super{

    private void f(){
        System.out.println("Sub f run........... ");
    }

}

class Super{

    private void f(){
        System.out.println("Super f run........... ");
    }

    public static void main(String[] args) {

        Super sup = new Sub();

        sup.f();  //调用父类的方法
    }
}

输出：
Super f run………..

---

在当时刚开始学 Java 时，当时的疑惑主要有：

• 为什么第一个程序在向上转型的过程中调用的是父类的字段，以及子类的方法
• 为什么第二个程序在向上转型的过程中调用的是父类的字段，以及父类的方法

后来在网上搜了一下知道了“绑定”这个概念，但是也只是很浅显的知道了有这个概念，最近在看《Java 编程思想》对“绑定”这个概念有了更深刻的认识，现在分享出来供大家参考：

绑定：将一个方法调用同一个方法主题关联起来被称为绑定。

• 静态绑定：若程序执行前绑定 (如果有的话，由编译器和链接程序实现)，叫做前期绑定。
• 后期绑定：在运行时根据对象的类型进行绑定。后期绑定也叫做动态绑定或运行时绑定。

在 Java 中除了 static 方法和 final 方法 (private 方法属于 final 方法) 之外，其他的方法都属于后期绑定。为什么要将一个方声明为 final 的呢？因为这样做可以有效“关闭”动态绑定，或者说告诉编译器不需要对其进行动态绑定。

Java 中所有的方法都是通过动态绑定实现多态。因此子类在向上转型时调用的是子类的方法 (此方法时非静态的)，这就可以解释为什么在第一段程序中调用 getNum() 方法输出的是子类的方法。

只有普通的方法调用是多态的，因此如果你要访问某个作用域或静态方法，这个访问将在编译器进行解析。正如第一个程序中输出的是父类的成员，以及第二个程序中将方法修饰成 static 时输出的就是父类的成员和父类的方法了 (失去了多态的特性)。

静态方法是与类，而并非与单个对象相关联的。如果你并不想将方法定义成静态的还想要得到 Super.num，必须显示的指明 super.num，就像下面这样：

public class Sub extends Super{
    public int num = 1;

    public int getNum(){
        return super.num;
    }

    public static void main(String[] args) {

        Super sup = new Sub();

        System.out.println("sup.getNum() = "+sup.getNum());
    }
}

class Super{
    public int num = 0;

    public int getNum(){
        return num;
    }
}

输出：
sup.getNum() = 0

---

对于第三段程序将方法定义成 private 的，我们期望是输出的是子类的方法运行，但是结果却出我们所料，这是动态绑定的缺陷所造成的结果，以及包括上面的域与静态方法都是它的缺陷造成的 (也就是说这两种缺陷是前期绑定)。

结论

只有非 private 方法才可以被覆盖，但是还是要注意覆盖 private 方法的现象，这时编译器虽然不会报错，但是它不会按照我们期望的那样执行。确切的说，在导出类中，对于基类中的 private 方法最好不要采取一样的名字。

在这里再强调一下这句话：在 Java 中除了 static 方法和 final 方法 (private 方法属于 final 方法) 之外，其他的方法都属于后期绑定。

其实在实践过程中，这种混淆的问题通常不会发生，因为你通常会将所有的域都设成 private 的，因此不能直接访问它们，其副作用是只能通过方法获取它们。另外，你几乎不可能将基类中的域和导出类的域赋予相同的名字。

参考资料
《Java 编程思想》Bruce Eckel 著 陈昊鹏 译