本章内容概括自《深入了解 JVM 虚拟机》 第八章。大致可以分为三个部分：
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了解 Java 是基于栈的字节码引擎，栈帧的概念。
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了解 Java 是 "静态多分派，动态单分派" ，这影响了 Java 在发生重载，重写时如何分派方法。
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了解 JVM 为了增加动态语言支持而引入的
java.lang.invoke包，以及invokedynamic指令，包括简单了解 Java 是如何利用这个指令实现 Lambda 表达式的。
1. 基于栈的字节码引擎
Javac 编译器产生的字节码指令流，大体上是基于栈的指令集结构 ( Instruction Set Architecture，ISA )，指令流基本都是零地址指令，因此它们依赖于操作数栈。而另外一种则是基于寄存器的指令集架构，这些这令则依赖于寄存器。
比如，同样是 "1 + 1" 的算术问题，两种指令集架构会有不同的实现。第一种是基于栈的指令集：
iconst_1
iconst_1
iadd
istore_0
两条 iconst_1 指令将 1 压入栈之后，iadd 将栈顶两数加和，最后由 istrore_0 指令将栈顶的运算结果存到 0 号局部变量表当中。第二种是基于寄存器的指令集：
mov eax,1
add eax,1
第一条指令，将值 1 存储到 eax 寄存器内。第二条指令，将 eax 寄存器内的值 + 1 并保存。在基于寄存器的指令集架构中，二地址指令是 x86 ( 典型的基于寄存器的指令集架构 ) 指令集的主流。
相较于基于寄存器的指令集架构，基于栈的指令集架构的优势是：可移植性高，符合 Java 当初的设计目的。当然，其代价是以少许性能做牺牲。第一，完成相同的功能，基于栈的指令集需要更多的步骤才能完成 ( 比如说操作数入栈，出栈等操作 )。第二，栈的实现在内存当中，频繁访问栈就意味着频繁访问内存，那么处理器和内存的处理速度不一致也导致了性能上的瓶颈。
2. 栈帧
一个函数 ( 也可以说是方法，在这里语义差不多 ) 的执行会包含以下动作：取值，运算，返回或抛出异常。而栈帧是虚拟机用于调用，执行方法背后的数据结构。栈帧大致上根据上述函数的动作划分了几片空间：
数据是运算的原料。函数的数据来源于参数列表，或者是内部定义的局部变量，栈帧需要一小块空间存储它们，这个空间为局部变量表。提到运算，自然也需要相应的操作空间。这个空间即操作数栈。可以将它理解成是一个工作台，每一个栈帧都有独立的工作台。至于每个栈帧的这两部分应该申请多大的空间，其实 javac 编译器在分析源代码时就已经提前计算好了。
那么，谁来负责执行字节码指令流？答案是 JVM 执行引擎 ( Execute Engine )，它负责将字节码指令解释为对应平台上的本地机器指令。每个栈帧都可定位到某个类的方法引用 ( 书中原话是：每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用 )，执行引擎将依据一个动态链接定位到栈帧对应的方法引用，获取并执行 Code 属性存储的字节码指令，等等。而 Java 的动态链接特性引发了后文对方法调用章节的阐述，有关 "为何称动态" 的问题见后文。
函数执行完成之后就要返回，这需要一个方法返回地址。在一连串的调用链中，某栈帧 fn 在返回时相关线程会：恢复上一个栈帧 fn-1 的局部变量表，操作数栈 ( 如果 fn 有返回值，那么它也被压入此栈内 )，调整 PC 计数器到下一条指令等。说得更简单点，就是将 fn 调用完毕后弹出其栈帧，取值 ( 如果有 )，然后恢复 fn-1 的调用现场。
要是再生动点，可以将它类比 "厨子做菜" 的过程 ( 一道料理，一个砧板，一个菜筐，一个餐盘，很讲究 )：
在一个时间片内，CPU 只会执行某一个线程栈的，且处在栈顶的栈帧，它又称之为当前栈帧 ( Current Stack Frame )，关联的方法称之为当前方法 ( Current Method )。
当然，JVM 做了少许优化，比如说相邻的两个栈帧，可能操作数栈和局部变量表存在少许叠加，这样的话既节省了空间，理论上又可以共享数据而减少一些值复制的过程。
还有其它的细节：局部变量表的数据存储单位是槽 Slot，而非通常的字节。Java 规定了一些 "短" 数据类型使用 1 Slot，而 Long，Double 使用 2 Slot 空间。然而《Java 虚拟机规范》没有明确定义一个槽 Slot 究竟是多少字节。此外，由于变量槽复用技术，局部变量表的总空间也不是简单地加和计算 ( 实际空间会略低 )。
3. 方法调用
整篇文章只需要了解一个重点：Java 是一门静态多分派，动态单分派的语言。
由于存在多态，重载，重写等概念，实际上方法调用可能会出现 "歧义"，因此方法调用的过程并不是想象中那样简单地 "指哪打哪" ，这些引发 "歧义" 的方法称之为 "虚" 方法，从名字来看，这个概念应该舶来自 C++。对应的，负责调用虚方法的字节码指令为 invokevirtual 。
一个方法的实际调用可能要具体情况具体分析，分析的时机或许是在编译期，但是大部分都被推迟到了运行期 ( 当然，分析的时机越早越好 ) 。正是因为这种不确定性，栈帧使用的才是 "动态链接"，而不是 "静态链接"。它势必为 Java 的方法调用带来了复杂性，但好处则是带来了灵活性。
不过，有些方法的确是在运行期间不可变的。在编译期间就可以确定下来的方法分别有：静态方法 ( invokestatic 指令 )，私有方法，实例构造器，父类方法 ( 这三者对应 invokespecial 指令 )。除此之外，还有一个特殊的方法，那就是被 final 关键字修饰的方法 ( 尽管它仍然使用 invokevirtual 指令调用 )。这五类 "明确的方法" 被称之为 "非虚方法" ( Non-Virtual Method )。处理这五类方法的过程称之为解析 ( Resolution )。
其它使用 invokevirtual 抑或是 invokeinterface 指令的方法需要通过分派 ( Dispatch ) 来完成。是的，其实 Java 中定义的那些 "普通方法" 其实都是虚函数，只不过 Java 的分派是一种默认行为，我们在编程时也不在乎它们是不是 "虚" 的。分派本身可以根据静态/动态分派，单/多分派而划分出四个区间出来：
其中，蓝色区域表示 Java 语言占据的区间。在其它资料当中，静态分派的说法是 Method Overload Resolution，即静态分派的概念有时会被归纳到解析的范畴。在本文中，遵循《深入了解 JVM 虚拟机》 的传统，放到分派那里介绍。
3.1 静态类型和动态类型
这里还有一些概念要提及。假设 Father 是 Son 的父类，下面有一个上转型对象：
// son 是一个上转型对象。
Father son = new Son();
在学习 Java 动态绑定 ( 即本文的动态分派 ) 中，上转型对象是一个典型的用例。在这个赋值语句中，Father 被称之为 "静态类型"，它一定是编译期间就可以被确定的。但是显然 son 指向一个 Son 类型的实例， Son 又被称之为该变量的 "实际类型"。静态类型可以通过强制转换进行上下转型。
如果调用 son 的某个方法 hi()，该方法准确来说是不可知的 "虚方法"。
// son 是一个上转型对象
Father son = new Son();
// 假设 hi() 是一个父类实现且继承给子类的方法。
son.hi();
这个语境太简单了，习惯 Java 思考方式的我们可能会认为这个 hi() 似乎就应该是 Son 类的实例方法，天经地义。但是依编译器来看，直到真正运行前它都无法下此断言。下面的代码可能看起来会更加明显：
Father son;
son = new Random().nextInt(100)%2 == 0 ? new Son() : new Father();
// 在一个循环中运行，会发现运行结果未必每次相同。
for(int i = 0; i<=100; i++)
{
// 调用的应该是 Father 的方法，还是 Son() 的方法？
// 除非运行这段代码，否则谁也不会知道结果是什么样的。
son.hi();
}
此时，谁也无法定论这个 hi() 的接收者究竟是 Father 还是 Son 了。hi() 似乎陷入了一个 "叠加态" ...... 除非这段程序被真正运行。
3.2 单分派和多分派
方法的接收者 ( Go 语言中，谁被绑定了函数，谁就是这个函数的接收者，相当于表明 "谁的方法"，在这里同理 )，方法的参数统称为方法的 "宗量"。这个称呼来源于那本书，如果觉得不习惯，也可以称之 "变量"。在方法调用出现 "歧义" 的情形 —— 即发生重载，重写的情况，如果只打算根据一个宗量选择 "合适的方法"，那么这种分派方式称之为 "单分派"。反之，如果从多个宗量考虑并选择最合适的方法，这种分派方式则称之为 "多分派"。
3.3 静态分派和动态分派
通俗来说，静态分派指编译期能确定下来的分派，动态分派指运行期间才能确定下来的分派。
这两个概念和前文的静态类型/动态类型有很大的关联。这两个术语的典型应用其实分别对应着重载 Overload ( 静态分派 ) 和重写 Override ( 动态分派 )。
首先说静态分派。静态分派就是表示方法的分派仅取决于静态类型。而又由于静态类型是编译期可知的，因此静态分派也是编译期可知的。从描述中可得知，静态分派的任务实际上并不是 JVM 负责，而是 javac 编译器。
那么动态分派则表示方法的分派取决于方法接收者的实际类型。实际类型仅在运行期可知，因此动态分派也只能在运行期进行。从这段描述中可知，动态分派是 JVM 在运行期做的工作。
这些概念，是理解 " Java 静态多分派，动态单分派" 这句话的前提。它理解起来可能十分抽象，但我们可以通过一些实验或者现象来得到这一条结论。
3.4 静态多分派
首先，Java 的静态分派发生在重载 Overload 的过程。
public class StaticDispatcher {
static private class Father{}
static private class Son extends Father{}
// 只被重载 overload 的 receive 方法。
public void receive(Son a){
System.out.println("receive(Son)");
}
public void receive(Father a){
System.out.println("receive(Father)");
}
public static void main(String[] args) {
StaticDispatcher staticDispatcher = new StaticDispatcher();
Father a = new Son();
// a 的静态类型就是 Father，调用 receive(Father) 方法
staticDispatcher.receive(a);
Son b = new Son();
// b 的静态类型就是 Son，调用 receive(Son) 方法
staticDispatcher.receive(b);
}
}
而 Java 称之 "静态多分派" 的原因在于，编译器基于两个宗量进行检查：
- 确定传入参数的静态类型。
- 方法接收者是否有处理对应静态类型的方法。否则，则检查是否有可接收此静态类型的父类型的方法。否则，则向接收者的上一级类型检查是否有合适的方法，依此类推。
依照这两个宗量，编译器可在编译过程中，仅凭借静态类型在所有重载方法中尽可能选择最贴切的那个方法，因此又被称之为 "静态多分派"。比如说，假设将 StaticDispatcher::receive(Son) 方法注释掉，这段代码仍然可以通过编译并成功运行，结果是：
receive(Father)
receive(Father)
显然，当没有 receive(Son) 方法时，编译器仍可以选择将第二个 staticDispatcher.receive(b) 调用分派给 receive(Father) 方法。
3.5 动态单分派
首先，Java 的动态单分派典型的出现场景：触发了一个上转型对象的重写 Override 。
public class BaseDynamicDispatcher {
// 1
public void receive(Object a){
System.out.println("BaseDynamicDispatcher::receive(Object)");
}
}
class DynamicDispatcher extends BaseDynamicDispatcher {
// 2
public void receive(Object a){
System.out.println("DynamicDispatcher::receive(Object)");
}
// 3 ，注意，这个方法不是继承来的，是 DynamicDispatcher 额外拓展的方法。
public void receive(String a){
System.out.println("DynamicDispatcher::receive(String)");
}
public static void main(String[] args) {
BaseDynamicDispatcher baseDynamicDispatcher = new DynamicDispatcher();
baseDynamicDispatcher.receive("aString");
}
}
由于 baseDynamicDispatcher 的静态类型是 BaseDynamicDispatcher，因此运行时 JVM 仅会在方法 1 和方法 2 中做出选择，此时仅取决于方法接收者的实际类型 。而 receive(String) 不是父类 BaseDynamicDispatcher 的方法，在动态分派时，该方法会被忽略。
换句话说，Java 的这个行为就好像 "忽略掉" 了参数的类型，尽管在我们看来方法 3 才是最合适的选择。因此，Java 的动态分派又称之为动态单分派。
而动态多分派的一个例子是同样运行在 JVM 上的 Groovy 语言。和 Java 不同，Groovy 在同样的代码语义下能够 "精准定位" 到方法 3。动态多分派使得 Groovy 总是能够选择最 "合适" 的方法去调用，这符合 Groovy 作为 "灵活的动态语言" 的行事风格，而代价是让函数调用过程变得更加复杂了。有关这一部分的探讨内容曾在笔者的 Groovy 专栏中出现过，详情可见：通过 Groovy 了解动态语言 (juejin.cn) 3.5 节：有关 Groovy 的方法多态。
那么，有什么办法能够让 baseDynamicDispatcher 分派到 receive(String) 方法呢？有两种思路：
- 若
baseDynamicDispatcher的静态类型不变，则将receive(String)方法迁移到父类BaseDynamicDispatcher，思路参考前文的静态多分派。 - 将
baseDynamicDispatcher的静态类型声明为DynamicDispatcher，或者在调用时进行强制类型转换，使其满足动态单分派的前提。
参考资料可见：Java多态(详解重载和重写，静态分派和动态分派)_凉柒-lq的博客-CSDN博客
JVM第四篇 程序计数器(PC寄存器) - 盲目的拾荒者 - 博客园 (cnblogs.com)
栈帧中动态连接的理解 - Tom猫小齐 - 博客园 (cnblogs.com)
4. 关于动态语言
所谓动态类型语言，一大关键的特征是：类型检查的主体过程推迟到运行期确定，而不是运行期。满足这个特性的语言有 Python，JavaScript，Ruby 等等。显然，像 Java，C++ 都是典型的在编译期就进行类型检查的静态语言。
动态语言灵活性比静态语言更高。相对的，它需要开发人员通过一系列 "自律的约束" 来保证程序不会在运行期间发生错误。而静态语言虽然让代码变得更加冗余一些，但好处是编译器可以代替开发人员对潜在问题进行检查，以事先防范一些运行事故。
回归到 Java 的话题。《Java 虚拟机规范》在第一版中就做出了这样的承诺：“在未来，我们会对 Java 虚拟机进行适当的拓展，以便于更好地支持其它语言运行在 Java 虚拟机之上。” 事实上，确实有相当多语言都能够跑在 JVM 之上了，包括静态语言和动态语言。
然而，JVM 一开始只是为 Java 这样的静态语言提供平台，很多任务都被固化到了编译期去完成，这导致在早期 ( JDK 7 及之前 ) ，JVM 对动态语言的支持性很差。因此，JDK 7 在 JSR-292 提案中出现了 java.lang.invoke 包，并且 JVM 在二十余年中终于引入了一条全新的，用于底层支持动态语言 ( 或者说用于自主分派 ) 的字节码指令 invokedynamic 。
4.1 java.lang.invoke & MethodHandle
java.lang.invoke 的设计目的是除了单靠符号引用进行方法分派以外，提供一种全新的，源代码层面上的，能够动态确定目标方法的机制。
比如，Java 将对象视作是一等公民，没有办法直接传递定义的函数 ( 表达式 )，直到 Lambda 表达式的引入才算缓解了这一窘境，当然，两者从底层概念上来讲仍然是存在差别的，只是 "用起来像那么回事了"。 java.lang.invoke 包则为弥补了 Java 缺失 "函数指针" 这一概念的遗憾，提供了一个 MethodHandle 类型。
下面的代码演示了利用 MethodHandle 类型，通过运行期搜索 obj 的实际类型，获取并调用 println() 方法 "句柄" 的例子：
public class MethodHandleTest {
static private class FakePrintStream {
public void println(String any){
System.out.println(any);
}
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
// 无论 obj 实际类型是哪个方法，只要能找到 "void println(String)" 方法，这段代码就能正常运行。
Object obj =new Random().nextInt(100)%2 == 0 ? System.out : new FakePrintStream();
MethodHandle methodHandle = bindPrintln(obj);
// 等价于调用System.out.println(...)
methodHandle.invoke("invoke System.out::println");
}
/**
* 这个方法可以为对象 receiver 中搜索并提取出 println 方法的 "句柄"。
* @param receiver 搜索对象。
* @return 返回绑定 receiver 为接收者的方法 "句柄"。
* @throws NoSuchMethodException
* @throws IllegalAccessException
*/
static MethodHandle bindPrintln(Object receiver) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException {
// 通过它定义目标方法的签名，第一个参数为返回值类型，之后均为参数列表对应类型。
MethodType mt = MethodType.methodType(void.class,String.class);
/*
* findVirtual(...) 寻找虚方法，命名和字节码指令对应，类似的还有 findStatic，findSpecial 等等。
* bindTo(...) 可以理解为将这个类定义的方法绑定给了实例，相当于绑定一个 "this".
*
*/
return lookup().findVirtual(receiver.getClass(),"println",mt).bindTo(receiver);
}
}
这段代码相当于手动实现了一遍 invokevirtual 指令，只不过这一次是在用户代码的层面中解决的。如果仅站在 Java 角度而言，这段代码利用反射 Reflection 同样可以解决。两者之间的主要区别是：
Reflection模拟 Java 代码的调用，MethodHandle模拟字节码层面的调用。Reflection能够提取出与方法相关的各种信息 ( 重量级 )，而MethodHandle只注重于调用方法本身 ( 轻量级 )。MethodHandle理论上能够享受到 JVM 对方法指令调用进行的优化，但是反射不行。Reflection可以无视权限修饰符，导致安全性可能更差，比如越界访问，强制调用等。
一言以蔽之，Reflection 好用，但稍慢。MethodHandle 难用 ( 指获取不了与方法有关的更多信息 )，但是跑起来更快。抛开 "站在 Java 角度" 的立场，MethodHandle 被设计为可以服务于所有 JVM 的语言，Java 只是其中的一部分。
同时，这样的代码风格也可以称之为 "能力式" 设计：不管 obj 是 PrintStream 还是由用户设计出来的其它类型，只要程序能够找到名为 void println(String) 的方法，methodHandle 总是能够正确地运行，并且没有事先定义任何接口去约束。而 obj 也可以称作是 "鸭子类型" —— 显而易见，这种设计风格非常贴合动态语言的要求 —— "一切尽在不言中"。
4.2 invokedynamic 与 Lambda 表达式
有关 Lambda 和 invokedynamic 的深层次了解可以参考以下优秀文章：
理解 invokedynamic | DouO's Blog (dourok.info)
Invokedynamic：Java的秘密武器 - 知乎 (zhihu.com)
Java语言的动态性-invokedynamic_程序猿开发日志【学习永无止境】-CSDN博客_invokedynamic
invokedynamic 字节码的提出也是为了解决之前四条 invoke* 指令带来的 "固化的方法分派策略" 问题。它和 MethodHandle 一样，旨在将方法分派的工作从字节码层面移动到代码层面，大体的理念可以概括为：invokedynamic 和一个 Bootstrap Method ( 后文简称为 BSM ) 关联起来，该指令如何动态分派取决于绑定的 BSM 采取什么动作，而 BSM 本身则是用户可以在代码层面进行设计的。
这样，查找方法的决定权从虚拟机交互给了用户，包括一些优秀的语言设计者。比如：对于 Groovy 而言，invokedynamic 指令可以说是实现其 "动态多分派" 特性的基石。而在 Java 中，这条指令应用于 Lambda 表达式。和原书中有所不同，这里主要介绍 Lambda 是如何使用 invokedynamic 进行分派的。下面是一段示例代码：
public static void main(String[] args) {
Function<Integer, Integer> f;
Function<Integer, Integer> _x2 = i -> 2 * i;
Function<Integer, Integer> _x3 = i -> 3 * i;
f = new Random().nextInt(100) % 2 == 0 ? _x2 : _x3;
}
JDK 8 之后，Java 代码在编译时会为源码内的每一个 Lambda 表达式 "脱糖" ( 如果说 Lambda 表达式是对冗长代码的 "包糖"，那么 "脱糖" 故名思意就是逆操作 )—— 将其逻辑编译到当前类的一个私有方法 ( 后文可能会简称这样的方法为脱糖方法 )，命名方式为 lambda$<func>$<x>，其中 func 代表 Lambda 表达式的定义域， x 代表了 Lambda 表达式的编号。使用 javap -c -v -p <.class> 命令对上述代码进行解析，能够得到 _x2 和 _x3 表达式脱糖之后得到的私有方法：
private static java.lang.Integer lambda$main$1(java.lang.Integer);
descriptor: (Ljava/lang/Integer;)Ljava/lang/Integer;
flags: ACC_PRIVATE, ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: iconst_3
1: aload_0
2: invokevirtual #8 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
5: imul
6: invokestatic #5 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
9: areturn
LineNumberTable:
line 13: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 10 0 i Ljava/lang/Integer;
private static java.lang.Integer lambda$main$0(java.lang.Integer);
descriptor: (Ljava/lang/Integer;)Ljava/lang/Integer;
flags: ACC_PRIVATE, ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: iconst_2
1: aload_0
2: invokevirtual #8 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
5: imul
6: invokestatic #5 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
9: areturn
LineNumberTable:
line 12: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 10 0 i Ljava/lang/Integer;
}
除此之外，Lambda 表达式的调用位置都会被 invokedynamic 指令代替，这些位置也称之为动态调用点。留意第 2，8 行的字节码指令：
0: aconst_null
1: astore_1
2: invokedynamic #2, 0 // InvokeDynamic #0:apply:()Ljava/util/function/Function;
7: astore_2
8: invokedynamic #3, 0 // InvokeDynamic #1:apply:()Ljava/util/function/Function;
13: astore_3
前文提到每条 invokedynamic 指令都会与一个引导方法 ( BSM，Bootstrap Method，简称 BSM ) 关联，在 javap 的分析结果最下方能够看到分别负责引导 _x2 和 _x3 的 BSM 编号 0 和 1。Bootstrap Methods 实质上是一个属性表。
BootstrapMethods:
0: #37 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
Method arguments:
#38 (Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
#39 invokestatic forJava/InvokeDynamicTest.lambda$main$0:(Ljava/lang/Integer;)Ljava/lang/Integer;
#40 (Ljava/lang/Integer;)Ljava/lang/Integer;
1: #37 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
Method arguments:
#38 (Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
#42 invokestatic forJava/InvokeDynamicTest.lambda$main$1:(Ljava/lang/Integer;)Ljava/lang/Integer;
#40 (Ljava/lang/Integer;)Ljava/lang/Integer;
在运行期，当执行引擎遇到 invokedynamic 指令的时候，BSM 才会被调用。从上述内容中，我们可大致推测出引导 Lambda 表达式的工作是 java.lang.invoke.LambdaMetafactory::metafactory 方法负责的。 该方法需要六个参数，其中前三个参数是固定的，而后三个参数来自于下方的 Method arguments。
首先，它会构造一个匿名类，它装载 Lambda 脱糖后的私有方法。这个类是通过 ASM 编织字节码在内存中生成的，然后直接通过 unsafe 直接加载而不会写到文件里。不过可以通过下面的虚拟机参数让它运行的时候输出到文件：
-Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses=<path>
以其中一个输出结果为例子：
import java.lang.invoke.LambdaForm.Hidden;
import java.util.function.Function;
// $FF: synthetic class
final class InvokeDynamicTest$$Lambda$1 implements Function {
// 私有化
private InvokeDynamicTest$$Lambda$1() {}
@Hidden
public Object apply(Object var1) {
// 关联并实际执行原来类里生成的那个脱糖方法，返回运行结果。
return InvokeDynamicTest.lambda$main$0((Integer)var1);
}
}
最终，BSM 返回一个 CallSite 对象，它内部封装了指向这个 InvokeDynamicTest$$Lambda$1::apply 方法。如此看来，Java 的 Lambda 表达式绝非是在函数式接口基础上简单地 "加糖"。
不妨对整个流程进行非常简短的概括：
- 编译器将 Lambda 脱糖编译为私有方法，并且将 Lambda 调用的地方替换为
invokedynamic链接到LambdaMetaFactoryBSM 的 CallSite。 - 在运行期，其 CallSite 被替换成对应脱糖方法的调用。
以至于 Java 为什么选择用 invokedynamic以如此 “大费周章” 的方式实现？一个理由是：在未来，如果 Java 推出了一个针对于 Lambda 表达式脱糖调用的更优解 BSM，那么在底层只需简单地将 invokedynamic 的 "钩子" 替代即可，或者说，我们只尽可能在 BSM 的层面做优化就可以了。这避免了逻辑固化导致后续更新要在底层逻辑 "推倒重来" 的情况。更多信息，可以参考这一篇知乎链接：Java 8的Lambda表达式为什么要基于invokedynamic？ - 知乎 (zhihu.com)
4.3 *invokedynamic 指令实战
了解
invokedynamic字节码指令的最好方式就是使用它。注！这部分的代码内容摘自 CSDN 的博客： JVM invokedynamic调用指令_feather(猎羽)-CSDN博客，笔者在原文基础上对大体流程做了简要分析。
不过目前来说，用户 Java 代码不能在底层构造 invokedynamic 字节码，如果我们自己想要使用 invokedynamic 字节码进行动态分配，需要借助 ASM 工具为其绑定 BSM。这要求开发人员将来如果要专门从事这一方面的研究，至少需要熟练掌握 JVM 字节码指令，以及由 Java 提供的可操纵字节码的 ASM 框架。
在这里，我们的目的仅仅是进一步了解 invokedynamic 的工作机理，因此下文不会详细介绍有关于 ASM 的细节。下面使用一个例子来演示：
准备一个 Horse POJO，它具备 race() 方法。
public class Horse {
public void race(){
System.out.println("horse is running...");
}
}
第二部，准备 Match 类，它内部具有 startRace 方法，预期接收一个对象 o，并调用该对象的 race() 方法。不过目前为止源码层次上没有任何实现。
package forJava.inDyT;
import java.lang.invoke.*;
public class Match {
// o 在此作为 race() 方法的接收者，它应当具备 race() 方法。
public static void startRace(Object o){
// 通过 ASM 在该方法中植入以下字节码：
// 相当于 Java 代码的 obj.race(); 字节码中，要先使用 aload 指令将其入栈。
// 注意，invokedynamic 实际上调用的是 BSM，由 BSM 返回的对 race() 的动态调用。
// aload obj
// invokedynamic race()
}
}
准备 RunApp 类，它只用于测试程序，调用 Match::startRace() 方法，因此不用过分关注它。
public class RunApp {
public static void main(String[] args) {
Match.startRace(new Horse());
}
}
我们的目的是利用 invokedynamic 指令使得程序动态调用到 Horse::race() 方法。为了让示例更加简单，程序的一部分逻辑被写死了。
由于现在 Match::startRace 方法内部什么都没有，现在的运行 RunApp 什么都不会显示。可以类比一下：Lambda 表达式的 BSM 由 java.lang.invoke.LambdaMetafactory 提供，并在编译期中直接将其和 invokedynamic 指令相关联。显然，我们若要使用 invokedynamic 指令，也得有个自己的 BSM 才行。这一部分内容选择放入到 Match 内部去实现 ( 只要后续的 ASM 能够找到就可以，BSM 放到哪里没有强制要求 )。
为了简单起见，BSM 内部直接从 Horse.class 那里寻找虚方法并作为调用点返回，没有做更多的灵活处理。完整的 Match 类定义如下：
package forJava.inDyT;
import java.lang.invoke.*;
public class Match {
public static void startRace(Object o){}
/**===================================================
* BootStrap
* @param lookup Lookup实例
* @param targetMethodName 目标方法名
* @param methodType 该调用点链接的方法句柄的类型
* @return 调用点
*===============================================*/
public static CallSite bootstrap(MethodHandles.Lookup lookup,
String targetMethodName,
MethodType methodType)
throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException {
// 1、创建方法句柄
// 为了简单起见这里将 Horse.class 写死了。
MethodHandle methodHandle = lookup.findVirtual(Horse.class, targetMethodName, MethodType.methodType(void.class));
// 2、创建调用点。通过旧方法句柄生成方法句柄的适配器，依次创建调用点。
return new ConstantCallSite(methodHandle.asType(methodType));
}
}
常规的用户代码是无法令 javac 构建出 invokedynamic 指令的，这必须引入 ASM 框架工具来完成。整体的程序运行其实分为两步：首先运行核心类 ASMHelper 通过 ASM 插入字节码指令 ( 并绑定 BSM )，然后将此字节码二进制流输出到类文件存放路径当中 ( 比如 IDEA 默认输出路径是 target/classes/.. 文件夹 ) 。随后再启动 RunApp 主程序，令其加载经 ASM 修改后的 Match 二进制代码，最终得到正确结果。
依照这个思路，核心类 ASMHelper 的实现逻辑如下。当然，如果仅出于了解 invokedynamic 指令的目的，那么无需过多纠结一些具体实现细节，能看懂大体意思即可，因为绝大部分都是 ASM 相关的操作：
package forJava.inDyT;
// !!! 笔者的运行环境是 JDK 1.8。在更高的 JDK 版本下, 需要引入 java.base 模块。
import jdk.internal.org.objectweb.asm.*;
import java.io.IOException;
import java.lang.invoke.CallSite;
import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodType;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
public class ASMHelper implements Opcodes {
/**==================================
* 1、自定义的类访问者：MyClassVisitor
* 1. visitMethod()获取到方法的访问请求，根据判断可以替换成自定义的MethodVisitor。
*===========================================*/
static class MyClassVisitor extends ClassVisitor {
public MyClassVisitor(int api, ClassVisitor cv) {
super(api, cv);
}
@Override
public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
MethodVisitor visitor = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
// 在所有方法中搜索名为 startRace 的方法，并返回它的 MethodVisitor。
if ("startRace".equals(name)) {
return new MyMethodVisitor(ASM5, visitor);
}
return visitor;
}
}
/**====================================
* 2、自定义的方法访问者
*================================*/
static class MyMethodVisitor extends MethodVisitor {
// BootStrapMethod-启动方法
private static final String BOOTSTRAP_CLASS_NAME = Match.class.getName().replace('.', '/');
private static final String BOOTSTRAP_METHOD_NAME = "bootstrap";
private static final String BOOTSTRAP_METHOD_DESC = MethodType
.methodType(CallSite.class, MethodHandles.Lookup.class, String.class, MethodType.class)
.toMethodDescriptorString();
// 目标方法
private static final String TARGET_METHOD_NAME = "race";
// 注意，实际上 race 方法没有任何参数，这里的 Ljava/lang/Object; 指代方法的接收者 "this"。
private static final String TARGET_METHOD_DESC = "(Ljava/lang/Object;)V";
private MethodVisitor mv;
public MyMethodVisitor(int api, MethodVisitor mv) {
super(api, null);
this.mv = mv;
}
@Override
public void visitCode() {
mv.visitCode();
// 1、在startRace()中生成字节码: aload obj
mv.visitVarInsn(ALOAD, 0); //局部变量指令
// 2、Match 类 的bootstrap 方法
Handle handle = new Handle(H_INVOKESTATIC,
BOOTSTRAP_CLASS_NAME,
BOOTSTRAP_METHOD_NAME,
BOOTSTRAP_METHOD_DESC);
/**=========================================================
* 3、生成invokedynamic指令
* 1. 将Match类的bootstrap()生成的调用点，绑定到invokedynamic指令上。
* 2. 还会将目标方法的方法句柄链接到调用点上。方便后续直接调用。
*=========================================================*/
mv.visitInvokeDynamicInsn(TARGET_METHOD_NAME, TARGET_METHOD_DESC, handle);
//4、return指令
mv.visitInsn(RETURN);
mv.visitMaxs(1, 1);
mv.visitEnd();
}
}
/**==================================================================
* 运行能将Match的class文件中的字节码进行修改，增加invokedynamic指令
*===================================================================*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1、Class的读取者。去加载 Student 的原始字节，并且翻译成访问请求。
// forJava.inDyT 是包名，这里是类的全限定名。
ClassReader cr = new ClassReader("forJava.inDyT.Match");
// 2、Class的写入者。
ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
// 3、Reader和Writer的中间层，对访问操作进行拦截和处理。如果找到目标方法，就替换成自定义的MethodVisitor。再交给Writer
ClassVisitor cv = new ASMHelper.MyClassVisitor(ASM5, cw);
cr.accept(cv, ClassReader.SKIP_FRAMES);
// 4、将Write中的数据转为字节数组，写入到class文件中。
// IDEA 的编译结果输出在项目的 target/classes/... 对应的目录下。使用 ASM 编译的 Match.class 类文件替代 IDE 默认编译的内容。
Files.write(Paths.get("C:\\Users\\i\\IdeaProjects\\groovyInJdk11\\target\\classes\\forJava\\inDyT\\Match.class"), cw.toByteArray());
}
}
在项目文件编译完毕之后，率先执行 ASMHelper 的主程序来覆盖 Match.class。如果将其单独提取出来，并使用 javap -v 指令分析时能够发现下面的代码片段，则说明 ASM 工作成功完成了：
public static void startRace(java.lang.Object);
descriptor: (Ljava/lang/Object;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokedynamic #26, 0 // InvokeDynamic #0:race:(Ljava/lang/Object;)V
6: return
.....
BootstrapMethods:
0: #23 invokestatic forJava/inDyT/Match.bootstrap:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
其中，startRace 的 Code 表内的 0 和 1 号指令是由 ASM 生成的，并且二进制流末尾标注出了由我们自己实现的 BSM 方法。随后，运行 RunApp 方法，控制台将显示：
horse is running...
显然，我们没有在源码层面的任何一处地方显式调用 obj.race() 方法，这段方法的调用就是利用 invokedynamic 关联 BSM 来实现的。
