🌕 🍼 💖 जेवीएम के अंदर बहुरूपता कैसे लागू होता है 🥔 🖕🏾 🕑

इस लेख का एक अनुवाद विशेष रूप से जावा डेवलपर पाठ्यक्रम में छात्रों के लिए तैयार किया गया है ।

मेरे पिछले लेख में विधि ओवरलोडिंग बनाम विधि ओवरराइडिंग के बारे में सब कुछ , हमने विधि ओवरलोडिंग और ओवरराइडिंग के नियमों और मतभेदों को देखा। इस लेख में, हम देखेंगे कि किस तरह से ओवरलोडिंग और ओवरराइडिंग को जेवीएम के अंदर संभाला जाता है।

उदाहरण के लिए, पिछले लेख से कक्षाएं लें: मूल Mammal (स्तनपायी) और बच्चा Human (मानव)।

 public class OverridingInternalExample { private static class Mammal { public void speak() { System.out.println("ohlllalalalalalaoaoaoa"); } } private static class Human extends Mammal { @Override public void speak() { System.out.println("Hello"); } //   speak() public void speak(String language) { if (language.equals("Hindi")) System.out.println("Namaste"); else System.out.println("Hello"); } @Override public String toString() { return "Human Class"; } } //           public static void main(String[] args) { Mammal anyMammal = new Mammal(); anyMammal.speak(); // Output - ohlllalalalalalaoaoaoa // 10: invokevirtual #4 // Method org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal.speak:()V Mammal humanMammal = new Human(); humanMammal.speak(); // Output - Hello // 23: invokevirtual #4 // Method org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal.speak:()V Human human = new Human(); human.speak(); // Output - Hello // 36: invokevirtual #7 // Method org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Human.speak:()V human.speak("Hindi"); // Output - Namaste // 42: invokevirtual #9 // Method org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Human.speak:(Ljava/lang/String;)V } }

हम बहुरूपता के प्रश्न को दो पक्षों से देख सकते हैं: "तार्किक" और "भौतिक" से। आइए पहले मुद्दे के तार्किक पक्ष को देखें।

तार्किक दृष्टिकोण

तार्किक दृष्टिकोण से, संकलन चरण में, संदर्भित विधि को संदर्भ के प्रकार से संबंधित माना जाता है। लेकिन रन टाइम पर, संदर्भित ऑब्जेक्ट का तरीका कहा जाएगा।

उदाहरण के लिए, लाइन में humanMammal.speak(); संकलक को लगता है कि Mammal.speak() कहा जाएगा, क्योंकि humanMammal Mammal को Mammal घोषित किया जाता है। लेकिन समय के साथ, JVM को पता चल जाएगा कि humanMammal में एक Human ऑब्जेक्ट है और वास्तव में Human.speak() विधि को लागू करेगा।

जब तक हम एक वैचारिक स्तर पर बने रहते हैं, यह सब बहुत सरल है। लेकिन जेवीएम आंतरिक रूप से इसे कैसे संभालती है? जेवीएम किस विधि से गणना की जानी चाहिए?

हम यह भी जानते हैं कि अतिभारित तरीकों को बहुरूपता नहीं कहा जाता है और संकलन समय पर हल किया जाता है। हालांकि कभी-कभी विधि अधिभार को संकलन-समय बहुरूपता या प्रारंभिक / स्थैतिक बंधन कहा जाता है।

ओवरराइड किए गए तरीके (ओवरराइड) रनटाइम पर हल करते हैं क्योंकि कंपाइलर को यह नहीं पता होता है कि लिंक के लिए असाइन किए गए ऑब्जेक्ट में ओवरराइड तरीके हैं या नहीं।

देखने का भौतिक बिंदु

इस खंड में, हम उपरोक्त सभी कथनों के लिए "भौतिक" साक्ष्य खोजने का प्रयास करेंगे। ऐसा करने के लिए, javap -verbose OverridingInternalExample को देखें जो हम javap -verbose OverridingInternalExample को चलाकर प्राप्त कर सकते हैं। -verbose पैरामीटर हमें हमारे जावा प्रोग्राम के अनुरूप अधिक सहज बाइटकोड प्राप्त करने की अनुमति देगा।

ऊपर दिए गए आदेश में बाइटकोड के दो खंड दिखाई देंगे।

1. स्थिरांक का पूल । इसमें लगभग वह सब कुछ शामिल है जो कार्यक्रम को चलाने के लिए आवश्यक है। उदाहरण के लिए, विधि संदर्भ ( #Methodref ), कक्षाएं ( #Class ), स्ट्रिंग शाब्दिक ( #String )।

2. कार्यक्रम का बायटेकोड। निष्पादन योग्य बायोटेक निर्देश।

क्यों विधि अधिभार को स्थिर बंधन कहा जाता है

उपर्युक्त उदाहरण में, संकलक को लगता है कि humanMammal.speak() विधि को Mammal वर्ग से कहा जाएगा, हालांकि समय के साथ इसे Human में संदर्भित ऑब्जेक्ट से कहा जाएगा - यह Human वर्ग का एक उद्देश्य होगा।

हमारे कोड और javap परिणाम को देखते हुए, हम देखते हैं कि अलग-अलग bytecode का उपयोग humanMammal.speak() कॉल करने के लिए किया जाता है। ।

इस प्रकार, एक विधि अधिभार की स्थिति में, कंपाइलर बायटेकोड निर्देशों और संकलन पते की पहचान करने में सक्षम है। इसीलिए इसे स्टैटिक लिंकेज या कंपाइल-टाइम पॉलिमोर्फिज्म कहा जाता है।

क्यों विधि ओवरराइडिंग को गतिशील बंधन कहा जाता है

anyMammal.speak() और humanMammal.speak() विधियों को कॉल करने के लिए, anyMammal.speak() समान है, क्योंकि संकलक के दृष्टिकोण से दोनों विधियों को Mammal वर्ग के लिए कहा जाता है:

 invokevirtual #4 // Method org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal.speak:()V

तो अब सवाल यह है कि अगर दोनों कॉल में एक ही बायटेकोड है, तो JVM को कैसे पता चलेगा कि किस तरीके से कॉल किया जाए?

इसका उत्तर बाइटकोड में ही छिपा है और invokevirtual इंस्ट्रक्शन में। जेवीएम विनिर्देश (अनुवादक के नोट के अनुसार: जेवीएम कल्पना 2.11.8 के संदर्भ में ) :

Invokevirtual निर्देश ऑब्जेक्ट के (वर्चुअल) प्रकार पर प्रेषण के माध्यम से आवृत्ति विधि को कॉल करता है। यह जावा प्रोग्रामिंग भाषा में विधियों का सामान्य प्रेषण है।

JVM जावा विधियों में C ++ आभासी विधियों के बराबर आह्वान करने के लिए invokevirtual का उपयोग करता है। C ++ में, किसी अन्य वर्ग में एक विधि को ओवरराइड करने के लिए, विधि को आभासी घोषित किया जाना चाहिए। लेकिन जावा में, डिफ़ॉल्ट रूप से, सभी विधियां आभासी हैं (अंतिम और स्थिर तरीकों को छोड़कर), इसलिए बाल वर्ग में हम किसी भी विधि को ओवरराइड कर सकते हैं।

invokevirtual निर्देश एक पॉइंटर को बुलाया जाने वाली विधि में ले जाता है (# 4 निरंतर पूल में सूचकांक है)।

 invokevirtual #4 // Method org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal.speak:()V

लेकिन संदर्भ # 4 आगे एक और विधि और वर्ग को संदर्भित करता है।

 #4 = Methodref #2.#27 // org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal.speak:()V #2 = Class #25 // org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal #25 = Utf8 org/programming/mitra/exercises/OverridingInternalExample$Mammal #27 = NameAndType #35:#17 // speak:()V #35 = Utf8 speak #17 = Utf8 ()V

इन सभी कड़ियों को एक साथ विधि और जिस वर्ग में वांछित विधि स्थित है, का संदर्भ प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसका उल्लेख जेवीएम विनिर्देश ( अनुवादक के नोट: जेवीएम कल्पना 2.7 के संदर्भ में ) में भी किया गया है:

जावा वर्चुअल मशीन को वस्तुओं की किसी विशिष्ट आंतरिक संरचना की आवश्यकता नहीं होती है।

ओरेकल द्वारा कुछ जावा वर्चुअल मशीन कार्यान्वयन में, एक वर्ग के उदाहरण का एक संदर्भ एक हैंडलर का एक संदर्भ है, जिसमें स्वयं लिंक की एक जोड़ी होती है: ऑब्जेक्ट विधियों की एक तालिका के लिए एक बिंदु और एक ऑब्जेक्ट के प्रकार का प्रतिनिधित्व करने वाले क्लास ऑब्जेक्ट के लिए एक संकेतक, और दूसरे क्षेत्र के लिए। ऑब्जेक्ट डेटा वाले ढेर पर डेटा।

इसका मतलब है कि प्रत्येक संदर्भ चर में दो छिपे हुए बिंदु होते हैं:

तालिका के लिए एक संकेतक जिसमें ऑब्जेक्ट के तरीके और Class ऑब्जेक्ट के लिए एक पॉइंटर होता है, उदाहरण के लिए, [speak(), speak(String) Class object]
ऑब्जेक्ट फ़ील्ड मान जैसे ऑब्जेक्ट डेटा के लिए आवंटित हीप पर मेमोरी के लिए एक सूचक।

लेकिन फिर से सवाल उठता है: इसके साथ कैसे invokevirtual काम करता है? दुर्भाग्य से, कोई भी इस सवाल का जवाब नहीं दे सकता है, क्योंकि यह सब जेवीएम के कार्यान्वयन पर निर्भर करता है और जेवीएम से जेवीएम तक भिन्न होता है।

उपरोक्त तर्क से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि किसी वस्तु के संदर्भ में अप्रत्यक्ष रूप से एक तालिका के लिए एक लिंक / पॉइंटर होता है जिसमें इस ऑब्जेक्ट के तरीकों के सभी संदर्भ शामिल होते हैं। जावा ने इस अवधारणा को C ++ से उधार लिया था। इस तालिका को विभिन्न नामों से जाना जाता है, जैसे कि वर्चुअल मेथड टेबल (VMT), वर्चुअल फंक्शन टेबल (vftable), वर्चुअल टेबल (vtable), डिस्पैच टेबल ।

हम यह सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं कि जावा में व्यवहार्य कैसे लागू किया जाता है, क्योंकि यह विशिष्ट JVM पर निर्भर करता है। लेकिन हम यह उम्मीद कर सकते हैं कि रणनीति सी ++ के समान ही होगी, जहां व्यवहार्य एक सरणी जैसी संरचना है जिसमें विधि नाम और उनके संदर्भ शामिल हैं। जब भी जेवीएम एक आभासी विधि को निष्पादित करने की कोशिश करता है, तो यह अपने पते को व्यवहार्य में अनुरोध करता है।

प्रत्येक वर्ग के लिए, केवल एक ही व्यवहार्य है, जिसका अर्थ है कि तालिका अद्वितीय है और कक्षा की सभी वस्तुओं के लिए समान है, क्लास ऑब्जेक्ट के समान है। क्लास ऑब्जेक्ट पर लेखों में अधिक विस्तार से चर्चा की जाती है कि बाहरी जावा क्लास स्थिर क्यों नहीं हो सकती है और जावा शुद्ध रूप से ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड भाषा या व्हाई नॉट क्यों है ।

इस प्रकार, Object क्लास के लिए केवल एक ही व्यवहार्य है, जिसमें सभी 11 विधियां शामिल हैं (यदि registerNatives ध्यान में नहीं रखा गया है) और उनके कार्यान्वयन के अनुरूप लिंक।

जब जेवीएम मेमोरल क्लास को मेमोरी में लोड करता है, तो वह इसके लिए एक Class ऑब्जेक्ट बनाता है और एक वॉयबेट बनाता है जिसमें Object क्लास के सभी समान तरीकों से समान संदर्भ होते हैं (चूंकि Mammal Object से तरीकों को ओवरराइड नहीं करता है) और speak() विधि के लिए एक नई प्रविष्टि जोड़ता है।

फिर Human क्लास की क्लास आती है और जेवीएम, Mammal क्लास की वाइबल से लेकर Human क्लास की वॉयटेबिलिटी तक की सभी एंट्रीज़ को कॉपी करता है और speak(String) के ओवरलोड वर्जन के लिए एक नई एंट्री speak(String) जोड़ता है।

जेवीएम को पता है कि Human वर्ग ने दो तरीकों को ओवरराइड किया है: Object से toString() और Mammal से speak() । अब इन विधियों के लिए, अद्यतन लिंक के साथ नए रिकॉर्ड बनाने के बजाय, जेवीएम उसी तरीके से लिंक को मौजूदा सूचकांक में बदल देगा, जिसमें वे पहले मौजूद थे, और उसी विधि के नाम को बनाए रखते हैं।

invokevirtual निर्देश JVM को विधि # 4 के संदर्भ में मान को एक पते के रूप में संसाधित करने का कारण बनता है, लेकिन वर्तमान वस्तु के लिए व्यवहार्य में देखने के लिए विधि के नाम के रूप में।
मुझे उम्मीद है कि अब यह अधिक स्पष्ट है कि जेवीएम निरंतर पूल और वर्चुअल विधि तालिका का उपयोग किस विधि को कॉल करने के लिए करता है।
आप Github भंडार में नमूना कोड पा सकते हैं।

जेवीएम के अंदर बहुरूपता कैसे लागू होता है

तार्किक दृष्टिकोण

देखने का भौतिक बिंदु

क्यों विधि अधिभार को स्थिर बंधन कहा जाता है

क्यों विधि ओवरराइडिंग को गतिशील बंधन कहा जाता है

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