Jvm（67），方法调用----单分派与多分派

Posted 2021-01-08 qingruihappy

方法的接收者与方法的参数统称为方法的宗量，这个定义    早应该来源于《Java与模式》一书。根据分派基于多少种宗量，可以将分派划分为单分派和多分派两种。单分派是根据一个宗量对目标方法进行选择，多分派则是根据多于一个宗量对目标方法进行选择。

单分派和多分派的定义读起来拗口，从字面上看也比较抽象，不过对照着实例看就不难理解了。代码清单8-10中列举了一个Father和Son一起来做出"一个艰难的决定"的例子。

package demo.jvm.test8? public class Demo5 { static class QQ {}   static class _360 {}   //重载，静态分派调用 public static class Father { public void hardChoice(QQ arg) { System.out.println("father choose qq")? }   public void hardChoice(_360 arg) { System.out.println("father choose 360")? } }   //重写，动态分派调用 public static class Son extends Father { public void hardChoice(QQ arg) { System.out.println("son choose qq")? }   public void hardChoice(_360 arg) { System.out.println("son choose 360")? } }   public static void main(String[] args) { Father father = new Father()?

Father son = new Son()? father.hardChoice(new _360())? son.hardChoice(new QQ())? } } father choose 360//重载，静态 son choose qq//重写，动态

在main函数中调用了两次hardChoice（）方法，这两次hardChoice（）方法的选择结果在程序输出中已经显示得很清楚了。

我们来看看编译阶段编译器的选择过程，也就是静态分派的过程。这时选择目标方法的依据有两点：一是静态类型是Father还是Son，二是方法参数是QQ还是360。这次选择结果的终产物是产生了两条invokevirtual指令，两条指令的参数分别为常量池中指向

Father.hardChoice（360）及Father.hardChoice（QQ）方法的符号引用。因为是根据两个宗量进行选择，所以Java语言的静态分派属于多分派类型。

再看看运行阶段虚拟机的选择，也就是动态分派的过程。在执

行"son.hardChoice（newQQ（））"这句代码时，更准确地说，是在执行这句代码所对应的invokevirtual指令时，由于编译期已经决定目标方法的签名必须为

hardChoice（QQ），虚拟机此时不会关心传递过来的参数"QQ"到底是"腾讯QQ"还是"奇瑞QQ"，因为这时参数的静态类型、实际类型都对方法的选择不会构成任何影响，唯一可以影响虚拟机选择的因素只有此方法的接受者的实际类型是Father还是Son。因为只有一个宗量作为选择依据，所以Java语言的动态分派属于单分派类型。

根据上述论证的结果，我们可以总结一句：今天（直至还未发布的Java 1.8）的Java语言是一门静态多分派、动态单分派的语言。强调"今天的Java语言"是因为这个结论未必会恒久不变，C#在3.0及之前的版本与Java一样是动态单分派语言，但在C#4.0中引入了dynamic 类型后，就可以很方便地实现动态多分派。

虚拟机动态分派的实现

前面介绍的分派过程，作为对虚拟机概念模型的解析基本上已经足够了，它已经解决了虚拟机在分派中"会做什么"这个问题。但是虚拟机"具体是如何做到的"，可能各种虚拟机的实现都会有些差别。由于动态分派是非常频繁的动作，而且动态分派的方法版本选择过程需要运行时在类的方法元数据中搜索合适的目标方法，因此在虚拟机的实际实现中基于性能的考虑，大部分实现都不会真正地进行如此频繁的搜索。面对这种情况， 常用的"稳定优化"手段就是为类在方法区中建立一个虚方法表（Vritual Method Table，也称为vtable，与此对应的，在

invokeinterface执行时也会用到接口方法表——Inteface Method Table，简称itable），使用虚方法表索引来代替元数据查找以提高性能。我们先看看代码清单8-10所对应的虚方法表结构示例，如图8-3所示。

虚方法表中存放着各个方法的实际入口地址。如果某个方法在子类中没有被重写，那子类的虚方法表里面的地址入口和父类相同方法的地址入口是一致的，都指向父类的实现入口。如果子类中重写了这个方法，子类方法表中的地址将会替换为指向子类实现版本的入口地址。

图8-3中，Son重写了来自Father的全部方法，因此Son的方法表没有指向Father类型数据的箭头。但是Son和Father都没有重写来自Object的方法，所以它们的方法表中所有从

Object继承来的方法都指向了Object的数据类型。

这就类似于我们平常用的tostring的方法，经常这样用但是从来不考虑它的原理，这里就是说只要子类不重写tostring的方法，那么就会直接调用父类的方法。为了程序实现上的方便，具有相同签名的方法，在父类、子类的虚方法表中都应当具有一样的索引序号，这样当类型变换时，仅需要变更查找的方法表，就可以从不同的虚方法表中按索引转换出所需的入口地址。

方法表一般在类加载的连接阶段进行初始化，准备了类的变量初始值后，虚拟机会把该类的方法表也初始化完毕。