訪問者模式討論篇：java的動態綁定與雙分派

java的動態綁定

所謂的動態綁定就是指程執行期間（而不是在編譯期間）判斷所引用對象的實際類型，根據其實際的類型調用其相應的方法。java繼承體系中的覆蓋就是動態綁定的，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();
        }
    }

運行結果如下：

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

通過運行結果可以看到，盡管我們引用的類型是Father類型的，但是運行時卻是調用的它實際類型（也就是Son1和Son2）的方法，這就是動態綁定。在java語言中，繼承中的覆蓋就是是動態綁定的，當我們用父類引用實例化子類時，會根據引用的實際類型調用相應的方法。

java的靜態綁定

相對于動態綁定，靜態綁定就是指在編譯期就已經確定執行哪一個方法。在java中，方法的重載（方法名相同而參數不同）就是靜態綁定的，重載時，執行哪一個方法在編譯期就已經確定下來了?？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);
        }
    }

運行結果如下：

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

在這里，程序在編譯的時候就已經確定使用method(Father father)方法了，不管我們在運行的時候傳入的實際類型是什么，它永遠都只會執行method(Father father)這個方法。也就是說，java的重載是靜態綁定的。

instanceof操作符與轉型

有時候，我們希望在使用重載的時候，程序能夠根據傳入參數的實際類型動態地調用相應的方法，也就是說，我們希望java的重載是動態的，而不是靜態的。但是由于java的重載不是動態綁定，我們只能通過程序來人為的判斷，我們一般會使用instanceof操作符來進行類型的判斷。我們要對method(Father father)進行修改，在方法體中判斷運行期間的實際類型，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，否則將一律會被判斷為Father類，達不到我們動態判斷的目的。修改代碼后，程序就可以動態地根據參數的實際類型來調用相應的方法了。運行結果如下：

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

但是這種實現方式有一個明顯的缺點，它是偽動態的，仍然需要我們來通過程序來判斷類型。假如Father有100個子類的話，還是這樣來實現顯然是不合適的。必須通過其他更好的方式實現才行，我們可以使用雙分派方式來實現動態綁定。

用雙分派實現動態綁定

首先，什么是雙分派？還記得23種設計模式（9）：訪問者模式中一開始舉的例子嗎？

類A中的方法method1和method2的區別就是，method2是雙分派。我們可以看一下java雙分派的特點：首先要有一個訪問類B，類B提供一個showA(A a) 方法，在方法中，調用類A的method1方法，然后類A的method2方法中調用類B的showA方法并將自己作為參數傳給showA。雙分派的核心就是這個this對象。說到這里，我們已經明白雙分派是怎么回事了，但是它有什么效果呢？就是可以實現方法的動態綁定，我們可以對上面的程序進行修改，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中分別加入一個雙分派的方法。調用的時候，原本是調用Execute的method方法，現在改為調用Father的accept方法。運行結果如下：

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

運行結果符合我們的預期，實現了動態綁定。雙分派實現動態綁定的本質，就是在重載方法委派的前面加上了繼承體系中覆蓋的環節，由于覆蓋是動態的，所以重載就是動態的了，與使用instanceof操作符的效果是一樣的（用instanceof操作符可以實現重載方法動態綁定的原因也是因為instanceof操作符是動態的）。但是與使用instanceof操作符實現動態綁定相比，雙分派方式的可擴展性要好的多。