动态分派之方法重写

最新推荐文章于 2022-03-12 22:28:16 发布

原创最新推荐文章于 2022-03-12 22:28:16 发布 · 223 阅读

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本文深入探讨了Java中的动态分派机制，通过实例分析了invokevirtual指令如何在运行时确定方法执行版本，解释了多态性查找过程及其实现原理。

写在前面

之前了解了静态分派，现在我们在看一下动态分派(好专业的概念，之前我也不知道)，虽然不知道动态分派这样的专业名词，但是重写(Override),肯定是用到过的。

代码猜结果

public class DynamicTest {
    static abstract class Car{
         protected abstract void driveCar();

    }

    static class Train extends Car{

        @Override
        protected void driveCar() {
            System.out.println("I am driving train");

        }

    }

    static class Bus extends Car{

        @Override
        protected void driveCar() {
            System.out.println("I am driving bus");

        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        Car train = new Train();
        Car bus = new Bus();
        train.driveCar();
        bus.driveCar();
    }
}

结果显示

I am driving train
I am driving bus

这个运行结果，我也猜到了。最终运行的时候是要指向具体的子类对象，但是再深层次的就回答不上来了。

分析过程

Car train = new Train();
Car bus = new Bus();

需要搞清楚，代码运行的时候，train与bus所指向的类型是什么，无外乎两种，一种是静态类型(Car)，一种是实际类型(Train或Bus)。通过上面的结果，很明显，它们指向的是实际类型。不再根据静态类型来决定，那也就肯定不是编译期就做好的指定。接下面，反编译这个类，一探究竟。

  public static void main(java.lang.String[]);
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: new           #2                  // class com/erayt/DynamicTest$Tra
in
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method com/erayt/DynamicTest$Tr
ain."<init>":()V
         7: astore_1
         8: new           #4                  // class com/erayt/DynamicTest$Bus

        11: dup
        12: invokespecial #5                  // Method com/erayt/DynamicTest$Bu
s."<init>":()V
        15: astore_2
        16: aload_1
        17: invokevirtual #6                  // Method com/erayt/DynamicTest$Ca
r.driveCar:()V
        20: aload_2
        21: invokevirtual #6                  // Method com/erayt/DynamicTest$Ca
r.driveCar:()V
        24: return
      LineNumberTable:
        line 30: 0
        line 31: 8
        line 32: 16
        line 33: 20
        line 34: 24
}

dup:复制栈顶数值并将复制值压入栈顶
invokespecial:调用超类构造方法，实例初始化方法，私有方法
astore_1:将栈顶引用型数值存入第一个本地变量
astore_2:将栈顶引用型数值存入第二个本地变量
aload_1:将第二个引用类型本地变量推送至栈顶
aload_2:将第三个引用类型本地变量推送至栈顶

invokevirtual:调用实例方法

从反编译看，0-15行做的事情是建立train和bus的内存空间，调用Train和Bus类型的实例构造器，将这两个实例引用存放在局部变量表中的第1、2的slot槽中。对应的代码就是上面的两句new对象的过程。

接下来，16和20两句分别将刚创建的两个对象的引用压到栈顶，这两个对象是将要执行driveCar()方法的所有者，17和21句是方法调用指令，但是这两个指令最终执行的目标方法不行，就要说说invokevirtual指令的多态性查找过程了，它在运行的时候到底是如何解析的。

invokevirtual指令的多态性查找过程

1.找到操作数栈顶的第一个元素所指向的实际类型(上面的16和20两句分别将刚创建的两个对象的引用压到栈顶)

2.如果在这个实际类型中找到与常量中的描述符号和简单名称都相符的方法，则进行权限校验，通过则返回这个方法的直接引用，查找结束，不通过，报错，返回java.lang.IllegalAccessError异常

3.如果在这个实际类型中没有找到与常量中的描述符号和简单名称都相符的方法，就按照继承关系从上到下依次对该实际类型的各个父类进行第2步的搜索和验证

4.如果始终没有找到合适的方法，抛出错误java.lang.AbstractMethodError异常

写在最后

原来这个运行期多态性的查找都是invokevirtual指令在起作用，它第一步就是在运行期确定接收者的实际类型，上面反编译的17和21句调用了invokevirtual指令把常量池中的类方法的符号引用解析到了不同的直接引用上面(回想一下类的加载过程，加载、验证、准备、解析、初始化)，而从上面反编译的17句中invokevirtual指令后面的参数，也显示了这个常量是Car.driveCar()的符号引用。

17: invokevirtual #6   // Method com/erayt/DynamicTest$Car.driveCar:()V

这个过程也是java重写的本质，运行期根据实际类型确定方法执行版本的分派过程称为动态分派。

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