java：方法的虛分派(virtual dispatch)和方法表（method table）

Java方法呼叫的虛分派

虛分配(Virtual Dispatch)

首先從位元組碼中對方法的呼叫說起。Java的bytecode中方法的呼叫實現分為四種指令：

invokevirtual為最常見的情況，包含virtual dispatch機制；

invokerspecial是作為對private和構造方法的呼叫，繞過了virtual dispatch;

invokeinterface的實現跟invokevirtual類似；

invokestatic是對靜態方法的呼叫；

其中最複雜的要屬invokevirtual指令，它涉及到了多型的特性，使用virtual dispatch做方法呼叫。

virtual dispatch機制會首先從receiver（被呼叫方法的物件）的類的實現中查詢對應的方法，如果沒找到，則去父類查詢，直找到函式並實現呼叫，而不是依賴於引用的型別。

下面是一段有趣的程式碼。反映了virtual dispatch機制和一般的field訪問的不同。

執行結果：

前兩行輸出中，對於Intro這個屬性的訪問，直接指向了父類中的變數，因為引用型別為父類。

第二行對於target()的方法呼叫，則是指向了子類中的方法，雖然引用型別也為父類，但這是虛分配的結果，虛分配不管引用型別的，只查被呼叫物件的型別·。

既然需分派機制是從被呼叫物件本身的類開始查詢，那麼對於一個覆蓋了父類中某方法的子類的物件，是無法呼叫父類中那個被覆蓋的方法的嗎？

在虛分派機制中這確實是不可以的。但卻可以通過invokespecial實現。如下程式碼：

func()就成功地呼叫了父類的方法target(),雖然target()已經被子類重寫了。具體的呼叫細節，從位元組碼中可以看到：

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)

介紹了虛分派，接下來介紹是它的一種實現方法—方法表。類似於C++虛擬函式表vtbl。

在有的JVM實現中，使用了方法表機制實現虛分派，而有時候，為了節省記憶體可能不採用方法表的實現。

不要被方法表這個名字迷惑，它並不是記錄所有方法的表。它是為虛分派服務，不會記錄用invokestatic呼叫的靜態方法和用invokespecial呼叫的夠著函式和私有方法。

JVM會在連結類的過程中，給類分配相應的方法表記憶體空間。每個類對應一個方法表。這些都是存在於method area區中的。這裡與C++略有不同，C++中每個物件的第一個指標就是指向了相應的虛擬函式表。而Java中每個物件索引到對應的類，在對應的類資料中對應一個方法表。

一種方法表的實現如下：

父類的方法比子類的方法先得到解析，即父類的方法相對於子類的方法位於表的前列。

表中每項對應於一個方法，索引到實際方法的實際程式碼上。如果子類重寫了父類中某個方法的程式碼，則該方法第一次出現的位置的索引更換到子類的實現程式碼上，而不會在方法表中出現新的項。

JVM執行時，當代碼索引到一個方法時，是根據它在方法表中的偏移量來實現訪問。（第一次執行到呼叫指令時，會執行解釋，將符號索引替換為對應的直接索引）。

invokeinterface與invokevirtual的比較

當使用invokeinterface來呼叫方法時，由於不同的類可以實現同一interface,我們無法確定在某個類中的interface中的方法處在哪個位置。於是，也就無法解釋CONSTANT_interfaceMethodref-info為直接索引，而必須每次都執行一次在methodtable中的搜尋了。所以，在這種實現中，通過invokeinterface訪問方法比通過invokevirtual訪問明顯慢很多。