多态在JVM中的体现

在《Java核心技术卷一》一书中，对方法调用有着比较明确的阐述。书中写道，假设要调用x.f(args)，隐式参数x声明为类C的一个对象，调用过程的详细描述：

1. 编译器查看对象的声明类型和方法名，编译器一一列举所有C类中名为f的方法以及其超类中访问属性为public且名为f的方法
2. 编译器查看调用方法提供的参数类型,然后找到最恰当的一个f方法，例如调用x.f(“Hello”)，编译器将调用f(String)
3. private, static, final方法编译器都可以准确地知道应该调用哪个方法，称之为静态绑定；其他成员方法依赖于隐式参数的实际变量，我们称之为动态绑定。
4. 程序运行时，虚拟机一定调用与x所引用对象实际类型最合适的那个类方法。、

总结起来，前三步都是编译器行为，其中前两步是重载解析。编译器并不知道一个变量属于哪个真实类，它只能读取“字面值”(因为编译过程没有内存参与，更不会创建对象)，因此我们发现，它是在x的声明类C中寻找适合的函数。对于private, static, final方法，编译器可以准确地知道应该调用哪个方法，我们称之为静态绑定，然而对于普通成员方法，编译器并不知道具体调用哪个类的哪个方法，因此生成一条动态绑定指令。换句话说，当我们使用javac命令编译完字节码文件之后，这三步已经完成了。 第四步是虚拟机行为，虚拟机知道x的真实类，例如这里x的真实类是D，如果D有f(String)函数，那就直接调用它。

以上是从Java语言层面解释方法调用以及多态的过程，那么其在编译或者运行过程中，具体是怎么样的呢？看下面

public class Demo {
    private void test1() { }
    private final void test2() { }
    public void test3() { }
    public static void test4() { }

    public static void main(String[] args) {
        Demo d = new Demo();
        d.test1();
        d.test2();
        d.test3();
        d.test4();
    }
}

上面代码字节码反编译后的结果：

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class Demo
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
         7: astore_1
         8: aload_1
         9: invokespecial #4                  // Method test1:()V
        12: aload_1
        13: invokespecial #5                  // Method test2:()V
        16: aload_1
        17: invokevirtual #6                  // Method test3:()V
        20: aload_1
        21: pop
        22: invokestatic  #7                  // Method test4:()V
        25: return

根据《Java核心技术》中的概念，在编译成字节码之后，已经完成了前三步，那么静态绑定和动态绑定是如何体现出来的呢？ new是创建对象，然后将对象的引用放入操作栈，同时复制栈顶元素并且入栈，然后调用了Demo类的初始化方法，并把对象引用弹栈，此时操作数栈中还剩下一个对象引用，然后将其复制到局部变量表1的位置，至此，Demo对象创建完毕。 在java字节码中，用invokevirtual调用普通成员方法，用invokespecial调用构造方法、私有方法和最终(final)方法，用invokestatic调用类方法。因此，所谓的动态绑定就是用invokevirtual标明的。

比较有趣的点是，在Java语言中，我们可以使用一个对象调用其类方法，也就是d.test4(), 我们观察字节码中发生了什么。字节码的第20行-22行对应着该过程，我们发现，虚拟机会先把局部变量表1位置的元素加载到栈中，然后又退栈，接着调用了test4()，说明调用test4()是不需要类对象的。

我们还会好奇，invokevirtual到底是如何实现多态的呢？

补充学习：常量池各表的关系https://blog.csdn.net/huangrunqing/article/details/51996424

当执行invokevirtual指令时，

1. 先通过操作数栈中的对象引用找到对象
2. 分析对象头（[[Java内存区域]]中的对象创建过程），找到对象的实际Class
3. Class结构中有vtable，它在类加载的链接阶段就已经根据方法的重写规则生成好了
4. 查表得到方法的具体地址
5. 执行方法的字节码

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