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如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理

发布时间:2022-01-26 11:45:37 来源:亿速云 阅读:138 作者:柒染 栏目:开发技术

今天给大家介绍一下如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理。文章的内容小编觉得不错,现在给大家分享一下,觉得有需要的朋友可以了解一下,希望对大家有所帮助,下面跟着小编的思路一起来阅读吧。

C++是如何实现多态的

多态的实现,现在几乎所有的编程语言都是基于虚表实现的,英文vtable。这里我没有说全部,因为我也不是所有的语言都了解哈,不敢乱说,免得遭喷。^_^

C++的虚表在哪呢?在new创建的对象的头部。虚表里面存储的是什么呢?是虚函数。C++这块的知识我就不讲太多了,很多小伙伴不了解C++,讲多了没必要,作为一名Java程序员,了解到这个程度够了。

如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理

因为hotshot主要是用C++写的,讲了C++的虚表,这张图你应该就能看懂了。

如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理

不然总有小伙伴问我:Java的类对应的C++对象,为什么有C++级别的虚表啊。我没看到哪里有这样的代码啊。

搞清楚了虚表,再来了解虚表分发就容易多了。虚表分发,其实就是通过虚表内存地址拿到虚表记录,然后通过函数名+内含参数信息及返回值信息的签名去虚表中找。因为是从前往后找,所以如果子类重写了父类的方法,会调用子类的方法。

C++的虚表分发,我只是简单讲了下,讲多了大家没概念。JVM的虚表分发,我等下会讲得详细一些。很多现象,如果不了解它的底层,是不是百思不得其解。有那么多为什么?为什么?^_^

所以Java虽好,底层也很重要。顺便说下,虚表就是用数组实现的,没有有些小伙伴想得那么复杂。

JVM中的虚表

JVM的虚表跟C++的虚表还不太一样。不一样体现在哪呢?研究虚表研究三个东西:虚表在哪、虚表是用什么结构实现的、虚表分发机制是怎样的。JVM的虚表分发等下讲,JVM的虚表也是用数组实现的,那这个不一样就体现在虚表在哪?

Java的类,JVM中对应的C++对象是klass模型。Java的对象,JVM中对应的C++对象是oop模型。C++中的虚表在对象头中,而JVM的虚表在klass模型的头部,即Java类对象的头部。这点区别一定要记住,这样你才能理解Java对象的内存布局。

问个问题:我们随便定义的一个类,它有没有JVM虚表呢?其实是有的。那是哪些方法的内存地址呢?回答这个问题前先得搞明白:什么样的方法会存入虚表。只有public、protect类型的,且不被static、final修饰的方法才能被多态调用,才会进入虚表。因为Java中所有的类都是Object的子类,所以Object中满足这个条件的方法都会在每个类的虚表中。

又到了小伙伴不服气环节。么事,上证据。具体怎么查看我就不讲了,有点复杂。对hotspot没一定的功力讲了也没概念。

如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理

Java是如何实现虚表分发

有些小伙伴不理解:我只会Java干活都没问题呀,我为什么要学底层呢?那你想进大厂跟优秀的人成为同事吗?你想成为别人眼中的大佬吗?你希望在某个领域能有一定的名气吗……这些都需要实力来支撑。

有些小伙伴说:我手写一个JVM干什么呢?那我就用我手写的JVM来讲解这个知识点。这就是你有一个手写JVM的意义之一。

JVM实现虚表分发,对应的字节码指令有两个:invokevirtual、invokeinterface。一看执行invokeinterface时的堆栈,你应该就能明白了。

如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理

虽然invokeinterface后面的操作数是接口方法信息。但是真正的对象会作为this传过来。所以在调用的时候,从操作数栈拿到真正的对象,然后通过对象头中的类型指针拿到TestDuotai对应的C++类对象,即klass模型。前面说了,虚表就在这个对象的头部。然后通过函数名+内含参数信息及返回值信息的签名去虚表中找。因为是从前往后找,所以如果子类重写了父类的方法,会调用子类的方法。这就是JVM虚表分发的底层原理。

如何从Hotspot源码层面剖析java多态实现原理

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