JVM系列-方法調用的原理

JVM系列-方法調用的原理

最近從新看了一些JVM方面的筆記和資料，收穫頗豐，尤爲解決了長久以來心中關於JVM方法管理的一些疑問。下面介紹一下JVM中有關方法調用的知識。

目的

方法調用，目的是選擇方法正確的執行版本，也就是找到方法的入口地址。

方法調用指令

方法調用的字節碼指令一共有五種，分別是：

1. invokestatic：
   • 類方法：static
2. invokespecial：
   • 方法：實例構造器
   • 私有方法：private
   • 父類中的方法
3. invokevirtual
   • 虛方法
   • final修飾的方法
4. invokeinterface
   • 接口方法
5. invokedynamic
   • 用於動態語言支持

方法分類

非虛方法：

1. 特色：
   • 在類加載時期，有些方法的調用版本已經可以肯定，在類加載-解析階段，把這些方法的符號引用替換爲直接引用（即入口地址）。
2. 包括：
   1. 類方法
   2. 方法
   3. 私有方法
   4. 父類中的方法
   5. final方法

即由invokestatic、invokespecial指令調用的方法，以及final修飾的方法，屬於非虛方法

虛方法：

1. 特色：
   • 在類加載時期，沒法肯定方法最終的調用版本
2. 包括：
   • 非非虛方法

即由invokevirtual調用的方法，除了final修飾的以外，都是虛方法

調用方式

解析

1. 定義：對於非虛方法，在類加載的時候已經能肯定這些方法的調用版本，在類加載的解析階段把符號引用替換爲直接引用，就是方法的入口地址
2. 範圍：非虛方法

分派

靜態分派

1. 定義：在編譯期，根據方法涉及的引用類型（包括參數列表的引用類型和方法的調用者的引用類型）來肯定方法調用的（初步）版本，並把相應的符號引用放在字節碼指令中，這個步驟叫作靜態分派
2. 範圍：虛方法、非虛方法
3. 應用：方法的重載

動態分派

1. 定義：在運行時，根據對象的實際類型來肯定方法的調用版本，這個步驟叫作動態分派
2. 範圍：虛方法
3. 應用：方法的重寫
4. 原理：
   1. 方法調用的部分字節碼指令：
      1. aload：在調用方法時，老是有該指令將實際類型的對象引用入棧
      2. 加載方法參數
      3. invoketual
         1. 先在棧頂取到實際類型的對象引用
         2. 根據方法的符號引用在本類中尋找，找不到的話依次向上在父類中找該方法
   2. 優化實現：在虛擬機中，虛方法表是動態分派的一種優化實現
      1. 虛方法表：
         1. 定義：類信息的一種，在類加載-準備階段完成初始化，存放在方法區
         2. 特色：
            1. 虛方法表中存儲方法的入口地址
            2. 子類中繼承但未重寫的方法，在子類的虛方法表中存放的入口地址，就是父類的虛方法表中的入口地址，指向父類的實現
            3. 在父子類中，相同符號引用的方法（重寫）的方法，其在各自虛方法表中的索引相同
      2. 解釋動態分派：
         1. 根據字節碼指令的符號引用，找到該方法在父類虛方法表中的索引
         2. 切換到實際類型的虛方法表，經過該索引，找到方法的入口地址

總結

主要內容在於方法調用的方式，即如何找到方法的入口地址的過程。

在這三種方式中，靜態分派發生在編譯期，解析發生在類加載時，動態分派發生在運行時。針對三者做用對象的不一樣可知，靜態分派是能夠和解析或動態分派同時發生的，如類方法依然能夠重載，重寫的方法也能夠重載。但解析和動態分派是不可共存的。

以上是個人分享，若有疑問或錯誤，請指出，一塊兒學習。

參考

《深刻理解Java虛擬機_JVM高級特性與最佳實踐-第3版》