一起养成写作习惯！这是我参与「掘金日新计划 · 4 月更文挑战」的第10天，点击查看活动详情

前言

上一篇文章留了个坑，也就是动态绑定时，比如invokevirtual和invokeinterface指令是如何找到其明白方法指针的，说是使用方法表，那本篇文章就来仔细说明一番。

正文

虚方法

这里涉及到一个新概念叫做虚方法，啥是虚方法呢，简单来说能别子类重写的方法。假如接口I中有个方法funC，这时类A、B、C都实现了接口I，这时接口I中的funC就是虚方法，这时定义一个类型为I的实例i，调用i.funC时，必须在运行时获取运行时的类型是A、B还是C，才知道真正要调用是哪个方法。

是不是可以看出这个逻辑就对应于前面所说的invokevirtual和invokeinterface这2个指令，而这均属于虚方法调用，也就是动态绑定，JVM采用了一种用空间换取时间的策略来实现这个动态绑定。

JVM为每个类生成一张方法表，用以快速定位目标方法。

方法表

方法表在类加载的准备阶段创建的，在准备阶段之前文章说过，它除了会为静态字段分配内存之外，还会构造与该类相关联的方法表。

方法表的本质是一个数组，每个数组元素指向一个当前类以及其祖先类中非私有的实例方法。

这些方法可能是具体、可执行的方法，也可能是没有相应字节码的抽象方法，方法表满足2个特征：

子类方法表中包含父类方发表中的所有方法。
子类方法在方法表中的索引值，与它所重写的父类方法的索引值相同。

然后动态绑定时，方法的实际引用就是方发表的索引值。

这里说概念可能太抽象，我们来看个简单例子，下面是java代码：

//抽象类
abstract class Passenger {
  abstract void passThroughImmigration();
  @Override
  public String toString() { ... }
}
//外国人类，实现类1
class ForeignerPassenger extends Passenger {
   @Override
   void passThroughImmigration() { /* 进外国人通道 */ }
//中国人类，实现类2
class ChinesePassenger extends Passenger {
  @Override
  void passThroughImmigration() { /* 进中国人通道 */ }
  void visitDutyFreeShops() { /* 逛免税店 */ }
}
//抽象类类型实例
Passenger passenger = ...
passenger.passThroughImmigration();

上面定义了一个抽象父类，和2个实现类，其中ChinesePassenger类中多个方法，在运行时，定义Passenger类型的实例，然后调用passThroughImmigration方法，这时也不确定会调用哪个子类的方法，JVM会生成如下的方法表：

可以看到子类方发表拥有父类方发表所有的方法，而且子类拥有父类父类方法时，其索引是一样的。

那有了这个方法表，是如何进行动态绑定的呢，也就仅仅多了几个内存解引用操作：访问栈上的调用者，读取调用者的动态类型，获取该类型的方法表，读取方法表中某个索引值对应的目标方法，而这个开销也不高。

比如还是这个代码：

Passenger passenger = ...
passenger.passThroughImmigration();

passenger类型是Passenger，调用的方法的方法索引就是方发表中的1，然后 ... 部分会new 出一个具体类型X实例，当调用passThroughImmigration方法时，获取栈顶引用的动态类型X，这时会调用X的方法表的1的方法。

解惑

其实上面例子有一点不好，就是在编译期就知道了动态类型，假如有下面伪代码：

A a = null; 
int i = 随机数; 
if(i 是奇数){ 
    a = new B(); 
}else{ 
    a = new C();
} 
a.fun();

假如B和C都是A的子类，这样就无法在编译期知道a的动态类型了。也更好理解上面的方发表动态绑定过程。

总结

Java的虚方法调用过程，其实就是理解Java多态的过程，而Java多态是Java的重要特征之一，JVM采用了一种以空间换时间的方法即方法表来完成动态绑定。

JVM中的虚方法调用解析

前言

正文

虚方法

方法表

解惑

总结