虚拟机栈之动态链接

一、概述

• 动态链接也就是指向常量池的方法引用。
• 每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属的方法的引用。包含这个引用是为了支持当前方法的代码能够实现动态链接。
• 在Java源文件被编译到字节码文件中时，所有的变量和方法的引用都作为符号引用保存在class文件的常量池中。比如，描述一个方法的调用了另外的其他方法时，就是通过常量池中指向方法的符号引用来表示的，那么动态链接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用。

二、为什么需要常量池

常量池的作用其实就是为了提供一些符号和常量，便于指令的识别。

三、方法的调用

在JVM中，将符号引用转换为调用方法的直接引用与方法的绑定机制相关。

静态链接

当一个字节码文件被装载到JVM内部时，如果被调用的目标方法在编译期可知，且运行期间保持不变。这种情况下将调用方法的符号引用转换为直接引用的过程，称之为静态链接。

动态链接

如果被调用方法在编译期无法被确定下来，也就是说，只能够在程序运行期将调用的方法的符号引用转换为直接引用，由于这种过程具备动态性，因此也就称之为动态链接。

绑定是一个字段、方法或者类在符号引用被替换成直接引用的过程，这仅仅发生一次。

虚方法与非虚方法

1. 如果方法在编译器就确定了具体的调用版本，这个版本在运行时是不可变的。这样的方法被称为非虚方法。
2. 静态方法、私有方法、final方法、实例构造器、父类方法都是非虚方法。
3. 其他方法称为虚方法。

四、虚拟机中方法调用的指令

普通指令

1. invokestatic：调用静态方法，解析阶段确定唯一方法版本。
2. invokespecial：调用<init>方法，私有及父类方法，解析阶段确定唯一方法版本。
3. invokevirtual：调用所有虚方法。
4. invokeinterface：调用接口方法。

动态指令

invokedynamic：动态解析出需要调用的方法，然后执行。

前四条指令固化在虚拟机内部，方法的调用执行为不可人为干预，而invokedynamic 指令则支持由用户确定的方法版本。

五、Java语言中方法重写的本质

1. 找到操作数栈顶的第一个元素所执行的对象的实际类型，记作C。
2. 如果类型C中找到与常量中描述符合简单名称都相符的方法，则进行权限校验，如果通过则返回这个方法的直接引用，查找过程结束；如果不通过，则返回java.lang.IllegalAccessError异常。
3. 否则，按照继承关系从下往上一依次对C的各个父类进行第2步的搜索和验证过程。
4. 如果始终没有找到合适的方法，则抛出java.lang.AbstractMethodError异常。

IllegalAccessError介绍：程序试图访问或修改一个属性或调用一个方法，这个属性和方法，你没有权限访问，这个时候就会引起编译器异常。这个错误如果发生在运行时，就说明一个类发生了不兼容的改变。

六、虚方法表

为了提供性能，JVM采用在类的方法区建立一个虚方法表来实现。使用索引表表来代替查找。
每个类都有一个虚方法表，表中存放着各个方法的实际入口。

虚方法表什么时候被创建？

虚方法表会在累加载的链接阶段被创建并开始初始化，类变量的初始值准备完成之后，JVM会把该类的方法表也初始化完毕。