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解答

虚方法调用包括 invokevirtual 指令和 invokeinterface 指令。
如果这两种指令所声明的目标方法被标记为 final,那么 Java 虚拟机会采用静态绑定。否则,Java 虚拟机将采用动态绑定,在运行过程中根据调用者的动态类型,来决定具体的目标方法。
Java 虚拟机的动态绑定是通过方法表这一数据结构来实现的。
方法表中每一个重写方法的索引值,与父类方法表中被重写的方法的索引值一致。
在解析虚方法调用时,Java 虚拟机会纪录下所声明的目标方法的索引值,并且在运行过程中根据这个索引值查找具体的目标方法。
Java 虚拟机中的即时编译器会使用内联缓存来加速动态绑定。

补充

虚方法调用

Java 里所有非私有实例方法调用都会被编译成 invokevirtual 指令,而接口方法调用都会被编译成 invokeinterface 指令。

这两种指令,均属于 Java 虚拟机中的虚方法调用。

在绝大多数情况下,Java 虚拟机需要根据调用者的动态类型,来确定虚方法调用的目标方法。这个过程我们称之为动态绑定。

那么,相对于静态绑定的非虚方法调用来说,虚方法调用更加耗时。

final虚方法

在 Java 虚拟机中,静态绑定包括用于调用静态方法的 invokestatic 指令,和用于调用构造器、私有实例方法以及超类非私有实例方法的 invokespecial 指令。

如果虚方法调用指向一个标记为 final 的方法,那么 Java 虚拟机也可以静态绑定该虚方法调用的目标方法。

方法表

Java 虚拟机中采取了一种用空间换取时间的策略来实现动态绑定。它为每个类生成一张方法表,用以快速定位目标方法。

那么方法表具体是怎样实现的呢?

在类加载的准备阶段,除了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。这个数据结构,便是 Java 虚拟机实现动态绑定的关键所在。

方法表本质上是一个数组,每个数组元素指向一个当前类及其祖先类中非私有的实例方法。

这些方法可能是具体的、可执行的方法,也可能是没有相应字节码的抽象方法。

方法表满足两个特质:

  1. 子类方法表中包含父类方法表中的所有方法;
  2. 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。

方法调用指令中的符号引用会在执行之前解析成实际引用。

对于静态绑定的方法调用而言,实际引用将指向具体的目标方法。对于动态绑定的方法调用而言,实际引用则是方法表的索引值(实际上并不仅是索引值)。

在执行过程中,Java 虚拟机将获取调用者的实际类型,并在该实际类型的虚方法表中,根据索引值获得目标方法。这个过程便是动态绑定。

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