为什么Java在编译时绑定变量？

Question

请考虑以下示例代码

class MyClass {
    public String var = "base";

    public void printVar() {
        System.out.println(var);
    }
}

class MyDerivedClass extends MyClass {
    public String var = "derived";

    public void printVar() {
        System.out.println(var);
    }
}

public class Binding {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass base = new MyClass();
        MyClass derived = new MyDerivedClass();

        System.out.println(base.var);
        System.out.println(derived.var);
        base.printVar();
        derived.printVar();
    }
}

它给出了以下输出

base
base
base
derived

在运行时解析方法调用,并按预期调用正确的重写方法.
相反,变量访问在编译时解析,我后来才知道.我期待输出为

base
derived
base
derived

因为在派生类中,var阴影的重新定义是基类中的阴影.
为什么变量的绑定发生在编译时而不是在运行时？这只是出于性能原因吗？

Answer 1

原因在第15.11节中的Java语言规范中解释,引用如下:

...

实际上,最后一行表明,访问的字段不依赖于引用对象的运行时类; 即使s拥有对类的对象的引用T,表达式也s.x指的x是类的字段S,因为表达式的类型s是S.T类的对象包含两个名为的字段x,一个用于类T,一个用于其超类S.

缺乏对字段访问的动态查找允许程序通过简单的实现有效地运行.可以使用后期绑定和覆盖的功能,但仅在使用实例方法时 ...

所以,表现是一个原因.如何评估字段访问表达式的规范如下:

• 如果该字段不是static:

  ...

  • 如果该字段是一个非空final,那么结果是命名构件场的类型的值T在由的值引用的对象发现主.

在您的情况下,Primary指的derived是类型的变量MyClass.

正如@Clashsoft所建议的那样,另一个原因是,在子类中,字段不会被覆盖,它们是隐藏的.因此,允许根据声明的类型或使用强制转换来访问哪些字段是有意义的.对于静态方法也是如此.这就是根据声明的类型确定字段的原因.与实例方法的覆盖不同,它取决于实际类型.上面的JLS引用确实隐含地提到了这个原因:

可以使用后期绑定和覆盖的功能,但仅在使用实例方法时才可用.

Answer 2

虽然您可能对性能有所了解,但还有另一个原因导致不动态调度MyClass.var字段:如果您有MyDerivedClass实例,则根本无法访问该字段.

一般来说,我不知道任何实际具有动态变量分辨率的静态类型语言.但是如果你确实需要它,你可以制作getter或accessor方法(在大多数情况下应该这样做以避免public字段):

class MyClass
{
    private String var = "base";

    public String getVar() // or simply 'var()'
    {
        return this.var;
    }
}

class MyDerivedClass extends MyClass {
    private String var = "derived";

    @Override
    public String getVar() {
        return this.var;
    }
}

Answer 3

Java语言的多态行为只适用于方法，而不适用于成员变量：它们设计语言以在编译时绑定成员变量。