java动态地址 java动态链接

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mob64ca141a2a87 2023-08-04 18:41:29

文章标签 java动态地址虚方法 Java JVM 文章分类 Java 后端开发

什么是动态链接

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方法的引用，包含这个引用的目的就是为了支持当前方法的代码能够实现动态链接。比如: invokedynamic指令
在Java源文件被编译到字节码文件中时，所有的变量和方法引用都作为符号引用保存在class文件的常量池里，比如:描述一个方法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。
运行时常量池存储在方法区

java动态地址 java动态链接_Java

方法的调用

方法的调用就是将符号引用转换为常量池中的直接引用过程，转换过程分为两种

静态链接 / 早期绑定

如果被调用的目标方法在编译期可知，并且在运行期保持不变，这种情况下将符号引用转换成直接引用的过程称为静态链接。
如：构造方法的相互调用

动态链接 / 晚期绑定

如果被调用的目标方法在编译期无法确定下来，只能够在程序运行时将方法的符号引用转换为直接引用，这种转换过程具备动态性，所以被称之为动态链接。
如：一般方法的调用，多态，接口的实现方法

对于面向过程的语言来说，是只有早期绑定特征的，对于面向过程的语言都是具备多态性，然具有早期绑定和晚期绑定，Java中任何一个普通的方法其实都具备虚函数的特征，它们相当于c++语言中的虚函数（C++中则需要使用关键字virtual来显式定义）。如果在Java程序中不希望某个方法拥有虚函数的特征时，则可以使用关键字final来标记这个方法。

虚方法表

在面向对象的编程中，会很频繁的使用到动态分配，如果在每次动态分配的过程中都要重新在类的方法元数据中搜索合适的目标的话就可能影响到执行效率。因此，为了提高性能，JVM采用在类的方法区建立一个虚方法表( virtual method table）(非虚方法不会出现在表中)来实现。使用索引表来代替查找。
每个类中都有一个虚方法表，表中存放着各个方法的实际入口。

那么虚方法表什么时候被创建?

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

例：

public class MethodInvoke {

    public void methodA(){

    }

    public void methodB(){
        methodA();
    }

}

使用javap反编译后：

java动态地址 java动态链接_虚方法_02

java动态地址 java动态链接_JVM_03

虚方法和非虚方法

非虚方法

如果方法在编译期就确定了具体的调用版本，且在运行时不可变，对应，则称为非虚方法
如：静态方法（属于类，不可被重写）、私有方法、构造方法、父类方法、final修饰的方法

虚方法

除了上述的非虚方法，其他都为虚方法。

JVM提供的调用方法的字节码指令

普通调用指令:

invokestatic: 调用静态方法，解析阶段确定唯一方法版本
invokespecial: 调用方法、私有及父类方法，解析阶段确定唯一方法版本
invokevirtual: 调用所有虚方法
invokeinterface: 调用接口方法

动态调用指令:
5. 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，方法的调用执行不可人为干预，而invokedynamic指令则支持由用户确定方法版本。
其中invokestatic指令和invokespecial指令调用的方法称为非虚方法，其余的(final修饰的除外，final修饰的方法通过invokevirtual指令调用）称为虚方浩。

关于invokedynamic指令

JVM字节码指令集一直比较稳定，一直到Java7中才增加了一个invokedynamic指令，这是Java为了实现『动态类型语言』支持而做的一种改进。
但是在Java7中并没有提供直接生成invokedynamic指令的方法，需要借助ASM这种底层字节码工具来产生invokedynamic指令。直到Java8的JLambd表达式的出现,invokedynamic指令的生成，在Java中才有了直接的生成方式。
Java7中增加的动态语言类型支持的本质是对Java虚拟机规范的修改，而不是对Java语言规则的修改，这一块相对来讲比较复杂，增加了虚拟机中的方法调用，最直接的受益者就是运行在Java平台的动态语言的编译器。

关于动态类型语言和静态类型语言

动态类型语言和静态类型语言两者的区别就在于对类型的检查是在编译期还是在运行期，满足前者就是静态类型语言，反之是动态类型语言。
说的再直白一点就是，静态类型语言是判断变量自身的类型信息;动态类型语言是判断变量值的类型信息，变量没有类型信息，变量值才有类型信息，这是动态语言的一个重要特征。
如JavaScript、python都是动态类型语言，Java、C#、C++都是静态类型语言。