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

2024-06-13 14:18

本文主要是介绍Java:方法的虚分派(virtual dispatch)和方法表(method table),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Java方法调用的虚分派

JUN 2ND, 2013 | COMMENTS

本文通过介绍 Java 方法调用的虚分派,来加深对 Java 多态实现的理解。需要预先理解 Java 字节码和 JVM 的基本框架。

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:

  • 1.invokevirtual 为最常见的情况,包含 virtual dispatch 机制;
  • 2.invokespecial 是作为对 private 和构造方法的调用,绕过了 virtual dispatch;
  • 3.invokeinterface 的实现跟 invokevirtual 类似。
  • 4.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,直到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。

public class Greeting {String intro = "Hello";String target(){return "world";}
}public class FrenchGreeting extends Greeting {String intro = "Bonjour";String target(){return "le monde";}public static void main(String[] args){Greeting english = new Greeting();Greeting french = new FrenchGreeting();System.out.println(english.intro + "," + english.target());System.out.println(french.intro + "," + french.target());System.out.println(((FrenchGreeting)french).intro + "," +      ((FrenchGreeting)french).target());}
}
运行的结果为

Hello,world
Hello,le monde
Bonjour,le monde

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,但这是虚分派的结果,虚分派不管引用类型的,只查被调用对象的类型。

既然虚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

public class FrenchGreeting extends Greeting {String intro = "Bonjour";String target(){return "le monde";}public String func(){return super.target();}public static void main(String[] args){Greeting english = new Greeting();FrenchGreeting french = new FrenchGreeting();System.out.println(french.func());}
}
func()就成功的调用了父类的方法 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:

ALOAD 0: this
INVOKESPECIAL Greeting.target() : String
ARETURN

其中使用了 invokespecial 指令,而不是施行虚分派策略的 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式 – 方法表。类似于 C++的虚函数表 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 调用的构造函数和私有方法。

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。(关于链接的更多信息,参见博文《Java 类的装载、链接和初始化》)

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,即父类的方法相比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现代码上。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的。(第一次执行到调用指令时,会执行解析,将符号索引替换为对应的直接索引)。

由于 invokevirtual 调用的方法在对应的类的方法表中都有固定的位置,直接索引的值可以用偏移量来表示。(符号索引解析的最终目的是完成直接索引:对象方法和对象变量的调用都是用偏移量来表示直接索引的)

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 inteface 中的方法处在哪个位置。于是,也就无法解析 CONSTANT_intefaceMethodref-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。


这篇关于Java:方法的虚分派(virtual dispatch)和方法表(method table)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1057537

相关文章

JVM 的类初始化机制

前言 当你在 Java 程序中new对象时,有没有考虑过 JVM 是如何把静态的字节码(byte code)转化为运行时对象的呢,这个问题看似简单,但清楚的同学相信也不会太多,这篇文章首先介绍 JVM 类初始化的机制,然后给出几个易出错的实例来分析,帮助大家更好理解这个知识点。 JVM 将字节码转化为运行时对象分为三个阶段,分别是:loading 、Linking、initialization

Spring Security 基于表达式的权限控制

前言 spring security 3.0已经可以使用spring el表达式来控制授权,允许在表达式中使用复杂的布尔逻辑来控制访问的权限。 常见的表达式 Spring Security可用表达式对象的基类是SecurityExpressionRoot。 表达式描述hasRole([role])用户拥有制定的角色时返回true (Spring security默认会带有ROLE_前缀),去

浅析Spring Security认证过程

类图 为了方便理解Spring Security认证流程,特意画了如下的类图,包含相关的核心认证类 概述 核心验证器 AuthenticationManager 该对象提供了认证方法的入口,接收一个Authentiaton对象作为参数; public interface AuthenticationManager {Authentication authenticate(Authenti

Spring Security--Architecture Overview

1 核心组件 这一节主要介绍一些在Spring Security中常见且核心的Java类,它们之间的依赖,构建起了整个框架。想要理解整个架构,最起码得对这些类眼熟。 1.1 SecurityContextHolder SecurityContextHolder用于存储安全上下文(security context)的信息。当前操作的用户是谁,该用户是否已经被认证,他拥有哪些角色权限…这些都被保

Spring Security基于数据库验证流程详解

Spring Security 校验流程图 相关解释说明(认真看哦) AbstractAuthenticationProcessingFilter 抽象类 /*** 调用 #requiresAuthentication(HttpServletRequest, HttpServletResponse) 决定是否需要进行验证操作。* 如果需要验证,则会调用 #attemptAuthentica

Spring Security 从入门到进阶系列教程

Spring Security 入门系列 《保护 Web 应用的安全》 《Spring-Security-入门(一):登录与退出》 《Spring-Security-入门(二):基于数据库验证》 《Spring-Security-入门(三):密码加密》 《Spring-Security-入门(四):自定义-Filter》 《Spring-Security-入门(五):在 Sprin

Java架构师知识体认识

源码分析 常用设计模式 Proxy代理模式Factory工厂模式Singleton单例模式Delegate委派模式Strategy策略模式Prototype原型模式Template模板模式 Spring5 beans 接口实例化代理Bean操作 Context Ioc容器设计原理及高级特性Aop设计原理Factorybean与Beanfactory Transaction 声明式事物

Java进阶13讲__第12讲_1/2

多线程、线程池 1.  线程概念 1.1  什么是线程 1.2  线程的好处 2.   创建线程的三种方式 注意事项 2.1  继承Thread类 2.1.1 认识  2.1.2  编码实现  package cn.hdc.oop10.Thread;import org.slf4j.Logger;import org.slf4j.LoggerFactory

JAVA智听未来一站式有声阅读平台听书系统小程序源码

智听未来,一站式有声阅读平台听书系统 🌟 开篇:遇见未来,从“智听”开始 在这个快节奏的时代,你是否渴望在忙碌的间隙,找到一片属于自己的宁静角落?是否梦想着能随时随地,沉浸在知识的海洋,或是故事的奇幻世界里?今天,就让我带你一起探索“智听未来”——这一站式有声阅读平台听书系统,它正悄悄改变着我们的阅读方式,让未来触手可及! 📚 第一站:海量资源,应有尽有 走进“智听

【C++】_list常用方法解析及模拟实现

相信自己的力量,只要对自己始终保持信心,尽自己最大努力去完成任何事,就算事情最终结果是失败了,努力了也不留遗憾。💓💓💓 目录   ✨说在前面 🍋知识点一:什么是list? •🌰1.list的定义 •🌰2.list的基本特性 •🌰3.常用接口介绍 🍋知识点二:list常用接口 •🌰1.默认成员函数 🔥构造函数(⭐) 🔥析构函数 •🌰2.list对象