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經(jīng)歷了前文中類加載機制、JVM 邏輯區(qū)域劃分和運行時棧幀及方法字節(jié)碼執(zhí)行過程等內(nèi)容的沉淀之后，我們這次聊聊 JVM 中方法調(diào)用是如何發(fā)生的，以及靜態(tài)綁定和動態(tài)綁定是什么。

先從一段 Java 代碼及其對應(yīng)字節(jié)碼看起。

// javaprivate static int methodA() {    return 100;}
private void methodB() {    methodA();}// methodB's bytecode0 invokestatic #7 3 pop4 return

Java 代碼部分比較簡單，在方法?methodB?中調(diào)用了?methodA。在?methodB?字節(jié)碼中，invokestatic #7?部分對應(yīng)了方法調(diào)用功能。我們可以發(fā)現(xiàn)，代表了目標方法的?#7?符號包含類名?InvokeDemo、方法名?methodA?以及方法描述符?()I，即方法參數(shù)類型和返回值類型。

由此我們知道，invokestatic?方法調(diào)用指令需要類名、方法名、方法描述符（方法參數(shù)類型 + 返回值類型）這些信息來識別一個方法。其實除了此指令外，其他方法調(diào)用指令也都需要這些信息，無論是重載的方法還是重寫的方法。對于重載的方法，JVM 在編譯期就可以完成方法符號的解析和識別，所以對于 JVM 來說不存在重載的概念。而對于重寫方法的符號解析需要在運行期確定。

類似于重載方法這種在編譯期就可以解析的方法，可以稱之為靜態(tài)綁定；對于重寫這種在運行時才能解析的方法，可以稱之為動態(tài)綁定。

方法調(diào)用指令

除了?invokestatic?之外，方法調(diào)用還有其他幾種指令。同樣，我們先來看一段示例代碼。

public class InvokeDemo {    private static int methodA() {        return 100;    }
    private void methodB() {        methodA(); // invokestatic    }
    private void methodC() {        methodB(); // invokevirtual    }
    interface IMethod {        void methodD();    }
    class MethodImpl implements IMethod {        @Override        public void methodD() {        }    }
    private void methodE() {        IMethod iMethod = new MethodImpl(); // invokespecial        iMethod.methodD(); // invokeinterface    }
    private void methodF() {        new Thread(                () -> {} // invokedynamic        );    }}

從上述代碼可以看出，方法調(diào)用指令包括：

?invokestatic：靜態(tài)方法的調(diào)用；?invokespecial：構(gòu)造器、私有實例等方法的調(diào)用；?invokevirtual：非私有實例方法的調(diào)用；?invokeinterface：接口方法的調(diào)用。?invokedynamic：lambda 表達式等調(diào)用。

按照綁定類型分類如下：

?靜態(tài)綁定：invokestatic、invokespecial?動態(tài)綁定：invokevirtual、invokeinterface

其中?invokedynamic?指令較為特殊，在此先不談及。

對于?invokevirtual?和?invokeinterface，大部分情況為動態(tài)綁定。但如果方法能夠唯一確定，比如被?final?修飾，就可以使用靜態(tài)綁定直接解析。

方法調(diào)用機制

方法符號解析

根據(jù)上文我們知道，對一個方法的定位需要類名、方法名、方法描述符（方法參數(shù)類型 + 返回值類型）信息。以一個類方法的方法定位為例，其過程如下：

1.在調(diào)用類中，根據(jù)方法名和描述符查找方法；2.未找到時，遞歸查找它的父類；3.仍未找到時，在其接口中查找。

經(jīng)過以上過程，方法的符號引用被解析為實際引用。對于靜態(tài)綁定，實際引用為指向方法的的指針；對于動態(tài)綁定，實際引用為方法表的索引。

方法定位與方法表

我們以?invokevirtual?和?invokeinterface?兩個指令為例，談?wù)剟討B(tài)綁定方法的調(diào)用。

JVM 采用使用空間換取時間的方式來實現(xiàn)動態(tài)綁定，為每個類生成對應(yīng)方法表來定位目標方法。方法表根據(jù)指令分為?invokevirtual?的虛方法表 vtable 和?invokeinterface?的接口方法表 itable。其中的每個元素指向當前類或祖先類的方法。

方法表的特征要求如下：

1.跟 Java 的繼承特征一致，子類方法表包含父類方法表的所有方法；2.子類方法的索引和父類對應(yīng)方法的索引一致。

方法調(diào)用

那么，動態(tài)綁定方法的調(diào)用過程如下：

1.Java 棧中調(diào)用對應(yīng)指令，如?invokestatic #7 ；2.找到方法的調(diào)用者——Java 堆中的類；3.訪問該類對應(yīng)的方法表；4.找到方法的地址，調(diào)用方法。

除此之外，JVM 還使用了內(nèi)聯(lián)緩存、方法內(nèi)聯(lián)的技術(shù)來優(yōu)化動態(tài)綁定方法的調(diào)用。內(nèi)聯(lián)緩存就是將動態(tài)綁定方法解析后的類型和目標方法緩存起來，下一次碰到相同類型直接使用。仍然是空間換時間的策略。

總結(jié)

至此，我們可以在腦中構(gòu)建出 JVM 運行字節(jié)碼的大致流程。從外部的字節(jié)碼結(jié)構(gòu)和解讀方法，到虛擬機加載字節(jié)碼流的過程，然后是虛擬機邏輯區(qū)域劃分和每部分的功能，以及 Java 棧中的計算過程，最后是具體方法調(diào)用指令的解析、調(diào)用機制。你可以查看以下文章進行回顧。

淺談 JVM 1：一次編寫，到處運行

淺談 JVM 2：如何閱讀字節(jié)碼

淺談 JVM 3：指令集及其執(zhí)行

淺談 JVM 4：類加載機制

當然，JVM 相關(guān)的內(nèi)容不止這些。比如 Java 堆的內(nèi)存管理和回收機制、JVM 的啟動過程、JNI 調(diào)用機制等，我們還未涉及。

另外，當初使用 Java 作為官方語言的 Android，其內(nèi)部在前期使用的 Dalvik 虛擬機和后來的 ART 虛擬機在結(jié)構(gòu)和運行字節(jié)碼上又有何不同？當下力推的 Kotlin 在虛擬機的執(zhí)行上和 Java 有什么不同嗎？

我們有時間再聊。