Java实现双分派

最近在看SparkSQL的实现,推荐一本书《SparkSQL 内核剖析》,讲的很好。
关于SparkSQL如何把一条String类型的SQL识别解析,在Spark 2.0版本,使用的是ANTLR4来进行语法和词法分析,构造出语法分析树,然后通过SparkSQL的astBuilder这个对象去访问这棵树,在访问的过程中讲语法分析树逐步转换为unresolved logical plan。在这个访问语法树的过程中,SparkSQL采用的是访问者模式。

在追踪源码的过程中,总是在各种visit(this)和accept(Visitor)方法中跳来跳去,由于之前并未了解过访问者设计模式,遂场面一度十分混乱。这也正是写这篇文章的缘由。(是不是感觉逻辑清晰,没错,再夸我我会骄傲的)

一、Java动态绑定与双分派

从一个看过访问者模式的学习者的角度,为了更好的理解访问者设计模式,最好先要了解双分派是什么。

参考一篇让我茅塞顿开的文章:https://www.cnblogs.com/liaokailin/p/3804437.html

1.1动态绑定

动态绑定指程执行期间(而不是在编译期间)判断所引用对象的实际类型,根据其实际的类型调用其相应的方法 。

如下代码:

package com.dp.zhb;

public class DynamicBound {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Man() ;
        person.say() ;
    }
}

class Person{
    public void say(){} ;
}

class Man extends Person{
    public void say(){
        System.out.println("Hey Man");
    }
}

运行结果:


Java实现双分派_第1张图片

调用的是Person对象中的say方法 但是实际执行的是Man中的方法,这就是动态绑定。

1.2静态绑定

静态绑定就是指在编译期就已经确定执行哪一个方法。方法的重载(方法名相同而参数不同)就是静态绑定的,重载时,执行哪一个方法在编译期就已经确定下来。

package com.dp.zhb;

public class StaticBound {
    public static void main(String[] args) {
        OutputName out = new OutputName() ;
        Person p = new Person() ;
        Person man = new Man() ;
        Person woman = new Woman() ;
        out.print(p) ;
        out.print(man) ;
        out.print(woman) ;
    }
}


class Person{
}

class Man extends Person{

}
class Woman extends Person{

}

class OutputName{
    void print(Person p){
        System.out.println("person");
    }
    void print(Man m){
        System.out.println("man");
    }
    void print(Woman w){
        System.out.println("woman");
    }
}

上面这个程序输出结果:


Java实现双分派_第2张图片

不管在运行的时候传入的实际类型是什么,它永远都只会执行 void print(Person p)这个方法,即 : 重载是静态绑定的。

如果希望使用重载的时候,程序能够根据传入参数的实际类型动态地调用相应的方法,只能通过instanceof操作符进行类型的判断,然后再进行调用。虽然可以解决问题,但是如果子类数目很多,那么就要写很过个if else来判断类型,显然不是这种解决方案不是很合适。上述代码如下:

package com.dp.zhb;

public class StaticBound {
    public static void main(String[] args) {
        OutputName out = new OutputName() ;
        Person p = new Person() ;
        Person man = new Man() ;
        Person woman = new Woman() ;
        out.print(p) ;
        out.print(man) ;
        out.print(woman) ;
    }
}


class Person{
}

class Man extends Person{
    
}
class Woman extends Person{
    
}

class OutputName{
    void print(Person p){
        if(p instanceof Man) print((Man)p);
        else if (p instanceof Woman) print((Woman)p);
        else  System.out.println("person");
    }
    void print(Man m){
        System.out.println("man");
    }
    void print(Woman w){
        System.out.println("woman");
    }
}

结果:


Java实现双分派_第3张图片

1.3 双分派

分派( dispatch)是指运行环境按照对象的实际类型为其绑定对应方法体的过程。

double dispatch(双分派)在选择一个方法的时候,不仅仅要根据消息接收者(receiver) 的运行时型别(Run time type),还要根据参数的运行时型别(Run time type)。这里的消息接收者其实就是方法的调用者。具体来讲就是,对于消息表达式a.m(b),双分派能够按照a和b的实际类型为其绑定对应方法体。

来看一个双分派的例子:

package com.dp.zhb;

class Father {
    public void accept(Execute exe){
        exe.method(this);
    }
}
class Son1 extends Father{
    @Override
    public void accept(Execute exe){
        exe.method(this);
    }
}
class Son2 extends Father{
    @Override
    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);
    }
}

运行结果:


Java实现双分派_第4张图片

通俗的解释一下,就是重载是静态绑定,重写是动态绑定,双分派把重写放在重载之前,以实现在运行时动态判断执行那个子类的方法。上面的例子中,首先依据重写(Java的多态)找到对应的accept方法,然后accept方法中调用method方法, 并把当前类的this传入method,传入this这步就属于是静态绑定,在编译器就确定好的。比如在Father类中:

class Father {
    public void accept(Execute exe){
        exe.method(this);
    }
}

method(this)就对应了Execute类中的

public void method(Father father){
        System.out.println("This is Father's method");
    }

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