Java多态的实现原理

Posted 2020-10-23

参考博客：

【解惑】Java动态绑定机制的内幕：http://blog.csdn.net/zero_295813128/article/details/52117737

Java 虚拟机体系结构：http://hxraid.iteye.com/blog/676235

--------------------------------------------------------------------------------------------------

下面是自己的理解总结：

    首先得对两个概念有理解方法区和常量池。这两个都是Java虚拟在运行时的数据区域，常量池是方法区

的一部分。

方法区

    方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变

量、即使编译器编译后的代码等数据。

常量池

    常量池是方法区的一部分，用于存放编译期所生成的各种字面量和符号引用。常量池中共有11个常量表。

    常量表类型 标志值(占1 byte) 描述

    CONSTANT_Utf8     1 UTF-8编码的Unicode字符串

    CONSTANT_Integer 3 int类型的字面值

    CONSTANT_Float     4 float类型的字面值

    CONSTANT_Long     5 long类型的字面值

    CONSTANT_Double     6 double类型的字面值

    CONSTANT_Class     7 对一个类或接口的符号引用

    CONSTANT_String     8 String类型字面值的引用

    CONSTANT_Fieldref 9 对一个字段的符号引用

    CONSTANT_Methodref 10 对一个类中方法的符号引用

  CONSTANT_InterfaceMethodref 11 对一个接口中方法的符号引用

    CONSTANT_NameAndType 12 对一个字段或方法的部分符号引用

---------------------------------------------------------------------------------------------------

对于多态的原理主要研究方法区。在Java中多态指的是它允许基类的指针或引用指向派生类的对象，而在具体访

问时实现方法的动态绑定。java中的方法调用有静态绑定和动态绑定之分，静态绑定指的是我们在编译期就已经

确定了会执行那个方法的字节码，而动态绑定只有在运行时才能知晓。

静态绑定

    Java中的静态方法、私有方法以及final修饰的方法的调用，都属于静态绑定，对于重载的实例方法的

调用，也是采用静态绑定。静态绑定的原理主要是一个常量池解析的过程，下面来详解其过程：

    假如有两个类A、B，在A类中我们调用了B类中的一个静态方法，在编译期，这个调用的动作会被编译成一

条静态调用指令，该指令就对应常量池中的CONSTANT_Methodref表中所存储的该方法的符号引用，通过这个符号引用

可以得到静态方法的全类名B，JVM加载B类，便会得到B类中方法的直接地址，该地址会被存储到A类常量池中对应的

常量表中，这便是常量池解析过程，再次发起调用时，就会直接根据这个直接地址调用对应方法。

    以上过程可以看出，在编译阶段我们就已经确定了应该执行哪一个字节码代码。

动态绑定

    动态绑定讲解之前需要了解JVM管理的一个重要的数据结构--方法表。它以数组的形式记录了当前类及其所有

超类的可见方法字节码在内存中的直接地址 。

    动态绑定前面的流程与静态绑定类似，假如此处有两个类A，B继承了A类，B类中重写了A类中的f1()方法，我们采用

向上转型的方式用指向B实例的A类型引用调用f1()方法，编译器会生成一条字节码指令，该指令会去常量表中找到f1()方法信

息的符号引用，通过该引用确定调用该方法的类型全名，即A类的全名称，根据名称加载到A类的字节码，去A类所对应的方法

表中找到f1()方法，将它的直接地址记录到调用f1()方法的类的对应的常量表中，常量池解析结束，可以思考，我们此时是否能

确定调用f1()方法时执行的是哪一块的字节码，答案是不能，因为截至此时我们f1()方法指定执行的是父类中的方法，引用虽然

父类类型，但他指向的是父类对象还是子类对象是不知道的(确切地说是此时的程序不知道，程序员肯定是知道的)，假如指向父类

那就是父类中的f1()方法，如果指向子类的实例，子类没有重写，依然执行父类f1()方法，如果子类重写了就应该是子类的f1()

方法。此时动态绑定就登场了，确定f1()换需要拿到B类实例在堆中的引用，通过引用找到堆中B的对象，根据对象进一步获取它的

方法表，找到方法表的f1()方法的直接地址，此时便最终确定了。