Java 动态绑定：为什么编译器无法区分被覆盖的方法

Question

我试图在更深层次上理解动态/静态绑定，我可以说，经过大量阅读和搜索后，我对某些事情感到非常困惑。

好吧，java 对重写的方法使用动态绑定，原因是编译器不知道该方法属于哪个类，对吧？ 例如：

public class Animal{
       void eat(){
}

class Dog extends Animal{
       @Override
       void eat(){}
}

public static void main(String[] args[]){
     Dog d = new Dog();
     d.eat();
}

我的问题是为什么编译器不知道代码引用了 Dog 类 eat() 方法，即使 d 引用被声明为 Dog 类并且 Dog 的构造函数用于在运行时创建实例？ 该对象将在运行时创建，但为什么编译器不理解代码引用 Dog 的方法？是编译器的设计问题还是我遗漏了什么？

Answer 1

原因是编译器不知道该方法属于哪个类，对吧？

实际上，没有。编译器想要知道目标对象的具体类型。这允许现在编译的代码在未来使用甚至还不存在的类。

作为最明显的例子，考虑像Collections.sort(List) 这样的JDK 方法。您可以将您刚刚创建的List 的实现传递给它。您不想通知 Oracle 是您做的，并希望他们将其包含在他们的“静态支持”列表类型列表中。

Answer 2

动态绑定是绝对必要的。例如，假设你有这样的东西：

Animal a;
String kind = askTheUser();
if (kind.equals("Dog") {
    a = new Dog();
}
else {
    a = new Cat();
}
a.eat();

很明显，编译器在编译时无法知道a 是狗。它可能是一只猫。所以它必须使用动态绑定。

现在您可以说，在您的示例中，编译器可以知道并且可以优化。然而，Java 并不是这样设计的。由于 JIT 编译器，大多数优化发生在运行时。 JIT 编译器（可能）能够在运行时进行这种优化，而静态编译器则无法做到这一点。 Java因此决定使静态编译器和字节码更简单，并将其优化工作集中在JIT编译器上。

所以当编译器编译它时，它只关心d.eat() 行。 d 是 Dog 类型，eat() 是存在于 Dog 类层次结构中的可重写方法，用于动态调用此方法的字节码是生成的。

Answer 3

不清楚你的问题实际上是基于什么。

当你有表单的代码时

 Dog d = new Dog();
 d.eat();

d 的静态类型是Dog，因此，编译器在检查调用是否正确后会将Dog.eat() 的调用编码到类文件中。

对于调用，有几种可能的场景

• Dog 可能会声明一个方法 eat()，它会覆盖其超类 Animal 中具有相同签名的方法，就像在您的示例中一样
• Dog 可能会声明一个不会覆盖另一个方法的方法 eat()
• Dog 可能不声明匹配方法，而是从其超类或实现的接口继承匹配方法

请注意，这完全不相关，适用于哪种情况。如果调用有效，它将被编译为Dog.eat() 的调用，无论应用哪种情况，因为在其上调用eat() 的d 的正式静态类型是Dog。

与实际场景无关还意味着在运行时，您可能有一个不同版本的类 Dog，适用于另一个场景，而不会破坏兼容性。

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如果你写了，那将是另一幅画

Animal a = new Dog();
a.eat();

现在a 的正式类型是Animal，编译器将检查Animal 是否包含eat() 的声明，无论它是否在Dog 中被覆盖。然后，此调用将在字节码中编码为以Animal.eat() 为目标，即使编译器可以推断出a 实际上是对Dog 实例的引用。编译器只是遵循正式规则。这意味着如果Animal 的运行时版本缺少eat() 方法，即使Dog 有一个，此代码也将无法工作。

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这意味着删除基类中的方法将是一个危险的更改，但您始终可以重构代码，添加更抽象的基类并将方法向上移动到类层次结构中，而不会影响与现有代码的兼容性。这是 Java 设计者的目标之一。

也许，您编译了上面两个示例之一，然后，您正在使用更新的库版本运行代码，其中类型层次结构为 Animal>Carnivore>Dog 和 Dog还没有eat() 的实现，因为最具体实现的自然位置是Carnivore.eat()。在那种环境中，您的旧代码仍将运行并做正确的事情，没有问题。

进一步注意，即使您重新编译旧代码而不做任何更改，但使用较新的库，它将与旧库版本保持兼容，就像在您的代码中一样，您永远不会引用新的 Carnivore 类型和编译器将使用您在代码中使用的形式类型，Animal 或 Dog，而不是根据解释的形式规则记录 Dog 从 Carnivore 继承方法 eat() 到编译代码中的事实以上。这里没有惊喜。