JVM 多态原理

槿泽
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执行原理

Java 虚拟机中关于方法重写的判定基于方法描述符，如果子类定义了与父类中非私有、非静态方法同名的方法，只有当这两个方法的参数类型以及返回类型一致，Java 虚拟机才会判定为重写

理解多态：

  • 多态有编译时多态和运行时多态，即静态绑定和动态绑定
  • 前者是通过方法重载实现，后者是通过重写实现（子类覆盖父类方法，虚方法表）
  • 虚方法：运行时动态绑定的方法，对比静态绑定的非虚方法调用来说，虚方法调用更加耗时

方法重写的本质：

  1. 找到操作数栈的第一个元素所执行的对象的实际类型，记作 C

  2. 如果在类型 C 中找到与描述符和名称都相符的方法，则进行访问权限校验（私有的），如果通过则返回这个方法的直接引用，查找过程结束；如果不通过，则返回 java.lang.IllegalAccessError 异常

    IllegalAccessError：表示程序试图访问或修改一个属性或调用一个方法，这个属性或方法没有权限访问，一般会引起编译器异常。如果这个错误发生在运行时，就说明一个类发生了不兼容的改变

  3. 找不到，就会按照继承关系从下往上依次对 C 的各个父类进行第二步的搜索和验证过程

  4. 如果始终没有找到合适的方法，则抛出 java.lang.AbstractMethodError 异常

虚方法表

在虚拟机工作过程中会频繁使用到动态绑定，每次动态绑定的过程中都要重新在类的元数据中搜索合适目标，影响到执行效率。为了提高性能，JVM 采取了一种用空间换取时间的策略来实现动态绑定，在每个类的方法区建立一个虚方法表（virtual method table），实现使用索引表来代替查找，可以快速定位目标方法

  • invokevirtual 所使用的虚方法表（virtual method table，vtable），执行流程

    1. 先通过栈帧中的对象引用找到对象，分析对象头，找到对象的实际 Class
    2. Class 结构中有 vtable，查表得到方法的具体地址，执行方法的字节码

  • invokeinterface 所使用的接口方法表（interface method table，itable）

虚方法表会在类加载的链接阶段被创建并开始初始化，类的变量初始值准备完成之后，JVM 会把该类的方法表也初始化完毕

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