java：方法的虚分派(virtual dispatch)和方法表（method table）

Java方法调用的虚分派

虚分配(Virtual Dispatch)

首先从字节码中对方法的调用说起。Java的bytecode中方法的调用实现分为四种指令：

invokevirtual为最常见的情况，包含virtual dispatch机制；

invokerspecial是作为对private和构造方法的调用，绕过了virtual dispatch;

invokeinterface的实现跟invokevirtual类似；

invokestatic是对静态方法的调用；

其中最复杂的要属invokevirtual指令，它涉及到了多态的特性，使用virtual dispatch做方法调用。

virtual dispatch机制会首先从receiver（被调用方法的对象）的类的实现中查找对应的方法，如果没找到，则去父类查找，直找到函数并实现调用，而不是依赖于引用的类型。

下面是一段有趣的代码。反映了virtual dispatch机制和一般的field访问的不同。

运行结果：

前两行输出中，对于Intro这个属性的访问，直接指向了父类中的变量，因为引用类型为父类。

第二行对于target()的方法调用，则是指向了子类中的方法，虽然引用类型也为父类，但这是虚分配的结果，虚分配不管引用类型的，只查被调用对象的类型·。

既然需分派机制是从被调用对象本身的类开始查找，那么对于一个覆盖了父类中某方法的子类的对象，是无法调用父类中那个被覆盖的方法的吗？

在虚分派机制中这确实是不可以的。但却可以通过invokespecial实现。如下代码：

func()就成功地调用了父类的方法target(),虽然target()已经被子类重写了。具体的调用细节，从字节码中可以看到：

其中使用了invokespecial指令，而不是施行需分派策略的invokevirtual指令。

方法表(Method Table)

介绍了虚分派，接下来介绍是它的一种实现方法—方法表。类似于C++虚函数表vtbl。

在有的JVM实现中，使用了方法表机制实现虚分派，而有时候，为了节省内存可能不采用方法表的实现。

不要被方法表这个名字迷惑，它并不是记录所有方法的表。它是为虚分派服务，不会记录用invokestatic调用的静态方法和用invokespecial调用的够着函数和私有方法。

JVM会在链接类的过程中，给类分配相应的方法表内存空间。每个类对应一个方法表。这些都是存在于method area区中的。这里与C++略有不同，C++中每个对象的第一个指针就是指向了相应的虚函数表。而Java中每个对象索引到对应的类，在对应的类数据中对应一个方法表。

一种方法表的实现如下：

父类的方法比子类的方法先得到解析，即父类的方法相对于子类的方法位于表的前列。

表中每项对应于一个方法，索引到实际方法的实际代码上。如果子类重写了父类中某个方法的代码，则该方法第一次出现的位置的索引更换到子类的实现代码上，而不会在方法表中出现新的项。

JVM运行时，当代码索引到一个方法时，是根据它在方法表中的偏移量来实现访问。（第一次执行到调用指令时，会执行解释，将符号索引替换为对应的直接索引）。

invokeinterface与invokevirtual的比较

当使用invokeinterface来调用方法时，由于不同的类可以实现同一interface,我们无法确定在某个类中的interface中的方法处在哪个位置。于是，也就无法解释CONSTANT_interfaceMethodref-info为直接索引，而必须每次都执行一次在methodtable中的搜索了。所以，在这种实现中，通过invokeinterface访问方法比通过invokevirtual访问明显慢很多。