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>的一個重要概念，它允許一個對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。這可以使得同一個屬性或方法，在父類及其各個子類中，可能會有不同的表現(xiàn)或含義。主要包括兩種類型：編譯時多態(tài)（靜態(tài)多態(tài)）和運行時多態(tài)（動態(tài)多態(tài)）。
- 編譯時多態(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類中，允許定義多個同名方法，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。
- 運行時多態(tài)（動態(tài)多態(tài)）
主要通過對象的多態(tài)性和動態(tài)綁定實現(xiàn)。引用變量的類型可以是其父類，但在運行時實際引用的是其子類的對象，從而調(diào)用子類的方法。
必要條件：
- 繼承或者實現(xiàn)接口
- 子類重寫父類的方法
- 父類的引用指向子類的對象
多態(tài)的實現(xiàn)原理
多態(tài)的實現(xiàn)原理涉及到動態(tài)綁定和虛擬方法調(diào)用。這兩個概念有助于理解在運行時如何實現(xiàn)多態(tài)性。
- 動態(tài)綁定（Dynamic Binding）
動態(tài)綁定是多態(tài)性的基礎(chǔ)，它使得在運行時能夠確定對象的實際類型，并調(diào)用相應(yīng)類型的方法。在Java中，動態(tài)綁定是通過虛擬方法表（Virtual Method Table，VMT）來實現(xiàn)的。
每個類在Java中都有一個與之相關(guān)聯(lián)的虛擬方法表，表中存儲了該類的方法的地址。當(dāng)對象被創(chuàng)建時，會在內(nèi)存中分配一個虛擬方法表，這個表指向該對象的實際類型的方法地址。
在運行時，當(dāng)調(diào)用一個對象的方法時，通過對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。這個過程是動態(tài)的，因為它發(fā)生在運行時，根據(jù)對象的實際類型來確定調(diào)用的方法。
- 虛擬方法調(diào)用
虛擬方法調(diào)用是指在運行時調(diào)用對象的方法，而不是在編譯時確定調(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。
- 實現(xiàn)流程
- 創(chuàng)建對象：在運行時，根據(jù)代碼中的 new 關(guān)鍵字等創(chuàng)建對象的語句，會在內(nèi)存中為對象分配空間。
- 動態(tài)綁定：當(dāng)對象被創(chuàng)建時，會在內(nèi)存中分配一個虛擬方法表（VMT）或類似的機制，用于存儲對象的方法地址。這個表與對象的實際類型相關(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象。
- 虛擬方法調(diào)用：當(dāng)調(diào)用對象的方法時，引用變量根據(jù)實際類型找到對象的虛擬方法表，然后根據(jù)方法的簽名找到相應(yīng)的方法地址。這個過程是動態(tài)的，發(fā)生在運行時。
- 執(zhí)行方法：最終執(zhí)行找到的方法。如果是子類對象，執(zhí)行的是子類中重寫的方法。
整個流程中，關(guān)鍵點在于動態(tài)綁定和虛擬方法調(diào)用。動態(tài)綁定使得在運行時能夠確定對象的實際類型，而虛擬方法調(diào)用使得在運行時能夠調(diào)用對象的實際類型中的方法.
多態(tài)在實際生產(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現(xiàn)相同的接口或繼承相同的抽象類，從而統(tǒng)一對這些類的處理。
- 方法回調(diào)
多態(tài)性在事件處理和回調(diào)機制中有廣泛應(yīng)用。通過定義回調(diào)接口，不同的類可以實現(xiàn)相同的接口，從而在特定事件發(fā)生時調(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，允許存儲不同類型的對象，使得代碼更加通用和靈活。
- 框架和設(shè)計模式
多態(tài)性是許多設(shè)計模式（如策略模式、工廠模式）和框架的基礎(chǔ)。通過設(shè)計接口和抽象類，框架能夠與不同的實現(xiàn)交互，實現(xiàn)更高層次的靈活性和可擴展性。
總結(jié)
多態(tài)性使得同一類型的對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。編譯時多態(tài)主要在編譯階段確定調(diào)用哪個方法，而運行時多態(tài)則在運行時確定調(diào)用哪個方法。這種靈活性使得程序能夠更容易地適應(yīng)變化，同時提高了代碼的可擴展性。
