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在Java方法調(diào)用的過程中，JVM是如何知道調(diào)用的是哪個類的方法源代碼？ 這里面到底有什么內(nèi)幕呢？ 這篇文章我們就將揭露JVM方法調(diào)用的靜態(tài)(static binding) 和動態(tài)綁定機制(auto binding) 。 靜態(tài)綁定機制 //被調(diào)用的類package hr.test;classFather{ publicstaticvoidf1(){ System.out.println("Father— f1()"); } }//調(diào)用靜態(tài)方法import hr.test.Father;publicclassStaticCall{ publicstaticvoidmain(){ Father.f1(); //調(diào)用靜態(tài)方法 } }上面的源代碼中執(zhí)行方法調(diào)用的語句(Father.f1())被編譯器編譯成了一條指令：invokestatic #13。我們看看JVM是如何處理這條指令的 (1) 指令中的#13指的是StaticCall類的常量池中第13個常量表的索引項(關(guān)于常量池詳見《Class文件內(nèi)容及常量池 》)。這個常量表(CONSTATN_Methodref_info) 記錄的是方法f1信息的符號引用(包括f1所在的類名，方法名和返回類型)。JVM會首先根據(jù)這個符號引用找到方法f1所在的類的全限定名: hr.test.Father； (2) 緊接著JVM會加載、鏈接和初始化Father類； (3) 然后在Father類所在的方法區(qū)中找到f1()方法的直接地址，并將這個直接地址記錄到StaticCall類的常量池索引為13的常量表中。這個過程叫常量池解析 ，以后再次調(diào)用Father.f1()時，將直接找到f1方法的字節(jié)碼； (4) 完成了StaticCall類常量池索引項13的常量表的解析之后，JVM就可以調(diào)用f1()方法，并開始解釋執(zhí)行f1()方法中的指令了。 通過上面的過程，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過常量池解析之后，JVM就能夠確定要調(diào)用的f1()方法具體在內(nèi)存的什么位置上了。實際上，這個信息在編譯階段就已經(jīng)在StaticCall類的常量池中記錄了下來。這種在編譯階段就能夠確定調(diào)用哪個方法的方式，我們叫做靜態(tài)綁定機制 。 除了被static 修飾的靜態(tài)方法，所有被private 修飾的私有方法、被final 修飾的禁止子類覆蓋的方法都會被編譯成invokestatic指令。另外所有類的初始化方法<init>和<clinit>會被編譯成invokespecial指令。JVM會采用靜態(tài)綁定機制來順利的調(diào)用這些方法。 動態(tài)綁定機制 package hr.test;//被調(diào)用的父類classFather{ publicvoidf1(){ System.out.println("father-f1()"); } publicvoidf1(int i){ System.out.println("father-f1() para-int "+i); } }//被調(diào)用的子類classSonextendsFather{ publicvoidf1(){ //覆蓋父類的方法 System.out.println("Son-f1()"); } publicvoidf1(char c){ System.out.println("Son-s1() para-char "+c); } }//調(diào)用方法import hr.test.*;publicclassAutoCall{ publicstaticvoidmain(String[] args){ Father father=new Son(); //多態(tài) father.f1(); //打印結(jié)果： Son-f1() } }上面的源代碼中有三個重要的概念：多態(tài)(polymorphism) 、方法覆蓋 、方法重載 。打印的結(jié)果大家也都比較清楚，但是JVM是如何知道f.f1()調(diào)用的是子類Sun中方法而不是Father中的方法呢？在解釋這個問題之前，我們首先簡單的講下JVM管理的一個非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——方法表 。 在JVM加載類的同時，會在方法區(qū)中為這個類存放很多信息(詳見《Java 虛擬機體系結(jié)構(gòu)》)。其中就有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫方法表。它以數(shù)組的形式記錄了當(dāng)前類及其所有超類的可見方法字節(jié)碼在內(nèi)存中的直接地址 。下圖是上面源代碼中Father和Sun類在方法區(qū)中的方法表： 上圖中的方法表有兩個特點：(1) 子類方法表中繼承了父類的方法，比如Father extends Object。 (2) 相同的方法(相同的方法簽名：方法名和參數(shù)列表)在所有類的方法表中的索引相同。比如Father方法表中的f1()和Son方法表中的f1()都位于各自方法表的第11項中。 對于上面的源代碼，編譯器首先會把main方法編譯成下面的字節(jié)碼指令： 0new hr.test.Son [13] //在堆中開辟一個Son對象的內(nèi)存空間，并將對象引用壓入操作數(shù)棧3 dup 4 invokespecial #7 [15] // 調(diào)用初始化方法來初始化堆中的Son對象 7 astore_1 //彈出操作數(shù)棧的Son對象引用壓入局部變量1中8 aload_1 //取出局部變量1中的對象引用壓入操作數(shù)棧9 invokevirtual #15 //調(diào)用f1()方法12return其中invokevirtual指令的詳細調(diào)用過程是這樣的： (1) invokevirtual指令中的#15指的是AutoCall類的常量池中第15個常量表的索引項。這個常量表(CONSTATN_Methodref_info) 記錄的是方法f1信息的符號引用(包括f1所在的類名，方法名和返回類型)。JVM會首先根據(jù)這個符號引用找到調(diào)用方法f1的類的全限定名: hr.test.Father。這是因為調(diào)用方法f1的類的對象father聲明為Father類型。 (2) 在Father類型的方法表中查找方法f1，如果找到，則將方法f1在方法表中的索引項11(如上圖)記錄到AutoCall類的常量池中第15個常量表中(常量池解析 )。這里有一點要注意：如果Father類型方法表中沒有方法f1，那么即使Son類型中方法表有，編譯的時候也通過不了。因為調(diào)用方法f1的類的對象father的聲明為Father類型。 (3) 在調(diào)用invokevirtual指令前有一個aload_1指令，它會將開始創(chuàng)建在堆中的Son對象的引用壓入操作數(shù)棧。然后invokevirtual指令會根據(jù)這個Son對象的引用首先找到堆中的Son對象，然后進一步找到Son對象所屬類型的方法表。過程如下圖所示： (4) 這是通過第(2)步中解析完成的#15常量表中的方法表的索引項11，可以定位到Son類型方法表中的方法f1()，然后通過直接地址找到該方法字節(jié)碼所在的內(nèi)存空間。 很明顯，根據(jù)對象(father)的聲明類型(Father)還不能夠確定調(diào)用方法f1的位置，必須根據(jù)father在堆中實際創(chuàng)建的對象類型Son來確定f1方法所在的位置。這種在程序運行過程中，通過動態(tài)創(chuàng)建的對象的方法表來定位方法的方式，我們叫做 動態(tài)綁定機制 。 上面的過程很清楚的反映出在方法覆蓋的多態(tài)調(diào)用的情況下，JVM是如何定位到準確的方法的。但是下面的調(diào)用方法JVM是如何定位的呢？(仍然使用上面代碼中的Father和Son類型) publicclassAutoCall{ publicstaticvoidmain(String[] args){ Father father=new Son(); char c='a'; father.f1(c); //打印結(jié)果：father-f1() para-int 97 } }問題是Fahter類型中并沒有方法簽名為f1(char)的方法呀。但打印結(jié)果顯示JVM調(diào)用了Father類型中的f1(int)方法，并沒有調(diào)用到Son類型中的f1(char)方法。 根據(jù)上面詳細闡述的調(diào)用過程，首先可以明確的是：JVM首先是根據(jù)對象father聲明的類型Father來解析常量池的(也就是用Father方法表中的索引項來代替常量池中的符號引用)。如果Father中沒有匹配到”合適” 的方法，就無法進行常量池解析，這在編譯階段就通過不了。 那么什么叫”合適”的方法呢？當(dāng)然，方法簽名完全一樣的方法自然是合適的。但是如果方法中的參數(shù)類型在聲明的類型中并不能找到呢？比如上面的代碼中調(diào)用father.f1(char)，F(xiàn)ather類型并沒有f1(char)的方法簽名。實際上，JVM會找到一種“湊合”的辦法，就是通過 參數(shù)的自動轉(zhuǎn)型 來找 到“合適”的 方法。比如char可以通過自動轉(zhuǎn)型成int，那么Father類中就可以匹配到這個方法了 (關(guān)于Java的自動轉(zhuǎn)型問題可以參見《【解惑】Java類型間的轉(zhuǎn)型》)。但是還有一個問題，如果通過自動轉(zhuǎn)型發(fā)現(xiàn)可以“湊合”出兩個方法的話怎么辦？比如下面的代碼： classFather{ publicvoidf1(Object o){ System.out.println("Object"); } publicvoidf1(double[] d){ System.out.println("double[]"); } }publicclassDemo{ publicstaticvoidmain(String[] args) { new Father().f1(null); //打印結(jié)果： double[] } }null可以引用于任何的引用類型，那么JVM如何確定“合適”的方法呢。一個很重要的標準就是：如果一個方法可以接受傳遞給另一個方法的任何參數(shù)，那么第一個方法就相對不合適。比如上面的代碼: 任何傳遞給f1(double[])方法的參數(shù)都可以傳遞給f1(Object)方法，而反之卻不行，那么f1(double[])方法就更合適。因此JVM就會調(diào)用這個更合適的方法。 總 結(jié)
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