多态的意义和实现原理是怎么样的

先说一下多态这个名称，有些文章里把重载（overloading）称为编译时多态，把覆盖（overriding）称为运行时多态。我这里的多态只涉及overriding。

重载Overloading是在一个类中定义了一个以上具有相同名称，但是型构不同的方法。

如：

public int  add(int i,int n);

public float add(float i ,float n);

覆盖Overriding简单指子类中定义了和超类中具有相同型构的方法。

如：超类Person中有个public void showmyface(String input);

子类BirdPerson中又定义了一个public void showmyface(String input);

正因为有了覆盖才有了架构上的灵活性。

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通过一个项目例子需求出发，遇到困难，引出多态的意义所在。

一个鸟类展示项目，用户可以点击，查询各种鸟类，软件展示用户所要看的鸟类信息。

按照面向对象设计原则，我们可以按照生物学上的类体系结构，设计超类、子类。其中courtship()方法是鸟类求偶方式介绍。因为鸟类都有courtship()；所以超类里也放了courtship()。类层次越往上层，courtship()方法介绍的越是泛泛。到了最底层类的courtship()方法，则最具体描述细节。

鸟类体系建好后，还有一个就是展示类了。

public Class DisplayBird{

...//这里给用户展现鸟类目录，让用户浏览选择鸟类，或搜索。选择后通过名字到工厂创建具体对象

Public void compareCourtship(...);//分别展示所选的2种鸟类的courtship()，便于对比学习；

...

}

compareCourtship(...)方法如果不用多态，而用重载，那就得这么做

...

Public void compareCourtship(Parrot parrot，Cock cock){...};

Public void compareCourtship(Parrot parrot，CrazyParrot crazyParrot){...};

...

以后每次增加一种鸟类，就要增加一批重载方法。

有了多态就简单了。

Public void compareCourtship(Bird bird1，Bird bird2){...};

具体使用时:

compareCourtship(new Cock(),new Parrot());

在compareCourtship里调用bird1.courtship(),就是展现Cock的courtship().bird2.courtship(),就是展现Parrot的courtship();

有了多态后结构简单，增加新的鸟类，也无需改动先前的代码。

当然，我们也可以把Bird里的courtship();设为抽象方法。或者抽取出来作为接口。这个接口也可以放到哺乳动物。

所以，多态，首先是类族体系里某种行为（方法）的算法多样性。这种方法不是某个特殊子类的特别行为，而是一些类共有的方法。所以把这种方法放到超类或抽象独立设计为接口。在不同子类中实现不同的算法。

从这个例子可以看出，多态在设计程序时，如果软件架构设计中需要依赖某个对象及其方法时，要考虑这个对象方法是否可以多态。这就是设计原则里-依赖倒置原则-意义所在。要依赖超类（抽象类、接口）不要依赖具体类，基于接口的开发，而不是基于实现的开发。

多态的实现原理

Java 里对象方法的调用是依靠类信息里的方法表实现的，虽然对象方法引用调用和接口方法引用调用的实现有所不同但大致思想是一样的。总体而言，当调用对象某个方法时，JVM查找该对象类的方法表以确定该方法的直接引用地址，有了地址后才真正调用该方法。

java程序运行时虚拟机、类、对象的内存结构细节看这里》》

我们知道java程序运行时，类的相关信息放在方法区，在这些信息中有个叫方法表的区域，该表包含有该类型所定义的所有方法的信息和指向这些方法实际代码的指针。

当Bird、Cock、Parrot和CrazyParrot这四个类被加载到 Java 虚拟机之方法区后，方法区中就包含了这四个类的信息，下图示例了各个类的方法表。

从图我们可以看到Cock、Parrot和CrazyParrot的类信息方法表包含了继承自Bird的方法。CrazyParrot的方法表包含了继承自Parrot的方法。此外各个类也有自己的方法。

注意看，方法表条目指向的具体方法代码区。对于多态Overriding的方法courtship()，虽然Cock、Parrot和CrazyParrot的方法表里的courtship()条目所在位置是属于继承自Bird方法表的部分，但指向不同的方法代码区了。

所以：

public void compareCourtship(Bird bird1，Bird bird2)；

在compareCourtship(new Cock(),new Parrot())；调用时，bird1.courtship()；和bird2.courtship()；会有多态效果。

对于接口方式的多态，方法调用所涉及方法表搜索算法会有所区别，但大致的原理是类似的。