Java虚拟机 -方法调用

news2025/5/23 7:46:20

方法调用

方法调用
- 静态链接
- 动态链接
- 案例
- 虚方法与非虚方法
- - 虚方法（Virtual Method）
  - 非虚方法（Non-Virtual Method）
- 方法返回地址

方法调用

我们编写Java程序的时候，我们自己写的类通常不仅仅是调用自己本类的方法。调用别的类的方法的时候，从字节码的角度，我们调用别的类的方法，字节码里面存储的是别的类的符号引用。
在这里插入图片描述
但是JVM运行的时候，我们需要一个机制去把这个符号，转化成实际的引用的类方法的地址，这样我们运行的时候，才能够找到要调用的方法。
在JVM中，将符号引用转化为调用方法的直接引用与方法的绑定机制有关，方法的绑定机制有两种：

静态绑定
动态绑定

静态链接

Java源代码转化成字节码文件装载到JVM区域的时候，如果被调用的类的目标方法，编译期间就可以确定下来的话，而且运行期间不会变。这时候，我们可以将调用方法的符号引用直接转化成目标方法的直接引用，这种情况就是静态链接或者早期绑定。

动态链接

被调用的方法如果编译期间无法确定下来，这种情况，程序只能够在运行期间将调用方法的符号引用转化成直接引用，这种情况就叫动态链接或者晚期绑定。

案例

class Student{

    public void study() {
        System.out.println("begin study");
    }
}

interface Play{
    public void play();
}

class JuniorStudent extends Student implements Play{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("JuniorStudent play");
    }
}

class MiddleStudent extends Student implements Play{

    @Override
    public void play() {
        System.out.println("MiddleStudent play");
    }
}


public class LinkTest {

    public void play(Play play) {
        play.play();
    }

    public void study(Student student) {
        student.study();
    }
}

虚方法与非虚方法

JVM的实现机制

虚方法调用
JVM使用虚方法表（vtable）实现动态分派。每个类维护一个虚方法表，记录方法的实际入口地址。调用时根据对象的实际类型查表，找到正确的方法实现。
非虚方法调用
直接通过符号引用在编译期确定调用目标，无需运行时查找。

虚方法（Virtual Method）

虚方法是支持动态绑定（运行时绑定）的方法，具体调用的方法实现由对象的实际类型（运行时类型）决定。Java中，默认情况下，未被final、private或static修饰的实例方法都是虚方法。

特点

动态绑定：方法调用在运行时根据对象的实际类型确定。
支持多态：允许子类重写（Override）父类方法，实现多态。
虚方法表（vtable）：JVM通过虚方法表快速查找方法的实际实现。

class Animal {
    public void speak() { // 虚方法（可被重写）
        System.out.println("Animal speaks");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void speak() { // 重写父类方法
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();
        animal.speak(); // 输出 "Dog barks"（动态绑定到Dog的speak方法）
    }
}

常见虚方法

普通实例方法（未被final、private、static修饰）。
接口的默认方法（default方法）。
抽象方法（abstract方法）。

非虚方法（Non-Virtual Method）

非虚方法是静态绑定（编译时绑定）的方法，调用的具体方法在编译期就能确定，与对象的实际类型无关。这些方法无法被重写，或不需要动态分派。

特点

静态绑定：方法调用在编译时确定。
无法被重写：子类无法修改其行为。
性能更高：无需运行时查找方法表。

class Parent {
    public static void staticMethod() { // 非虚方法（静态方法）
        System.out.println("Parent's static method");
    }

    private void privateMethod() { // 非虚方法（private方法）
        System.out.println("Parent's private method");
    }

    public final void finalMethod() { // 非虚方法（final方法）
        System.out.println("Parent's final method");
    }
}

class Child extends Parent {
    // 尝试重写静态方法（实际是隐藏，而非重写）
    public static void staticMethod() {
        System.out.println("Child's static method");
    }

    // 无法重写private方法和final方法
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Parent parent = new Child();
        parent.staticMethod(); // 输出 "Parent's static method"（静态绑定）
    }
}