05 | JVM是如何执行方法调用的？（下）

郑雨迪



该思维导图由 AI 生成，仅供参考

我在读博士的时候，最怕的事情就是被问有没有新的 Idea。有一次我被老板问急了，就随口说了一个。
这个 Idea 究竟是什么呢，我们知道，设计模式大量使用了虚方法来实现多态。但是虚方法的性能效率并不高，所以我就说，是否能够在此基础上写篇文章，评估每一种设计模式因为虚方法调用而造成的性能开销，并且在文章中强烈谴责一下？
当时呢，我老板教的是一门高级程序设计的课，其中有好几节课刚好在讲设计模式的各种好处。所以，我说完这个 Idea，就看到老板的神色略有不悦了，脸上写满了“小郑啊，你这是舍本逐末啊”，于是，我就连忙挽尊，说我是开玩笑的。
在这里呢，我犯的错误其实有两个。第一，我不应该因为虚方法的性能效率，而放弃良好的设计。第二，通常来说，Java 虚拟机中虚方法调用的性能开销并不大，有些时候甚至可以完全消除。第一个错误是原则上的，这里就不展开了。至于第二个错误，我们今天便来聊一聊 Java 虚拟机中虚方法调用的具体实现。
首先，我们来看一个模拟出国边检的小例子。
abstract class Passenger {
  abstract void passThroughImmigration();
  @Override
  public String toString() { ... }
}
class ForeignerPassenger extends Passenger {
   @Override
   void passThroughImmigration() { /* 进外国人通道 */ }
}
class ChinesePassenger extends Passenger {
  @Override
  void passThroughImmigration() { /* 进中国人通道 */ }
  void visitDutyFreeShops() { /* 逛免税店 */ }
}
Passenger passenger = ...
passenger.passThroughImmigration();
这里我定义了一个抽象类，叫做 Passenger，这个类中有一个名为 passThroughImmigration 的抽象方法，以及重写自 Object 类的 toString 方法。

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本文深入探讨了Java虚拟机（JVM）中虚方法调用的执行过程，以及优化手段内联缓存的实现原理。通过模拟出国边检的例子引入主题，详细介绍了虚方法调用和方法表的实现原理。在动态绑定的过程中，Java虚拟机通过方法表快速定位目标方法，实现了高效的虚方法调用。文章还提到了内联缓存和方法内联等优化手段，以及单态、多态和超多态内联缓存的实现方式。内联缓存能够缓存虚方法调用中调用者的动态类型，以及该类型所对应的目标方法，从而加速动态绑定。此外，文章还介绍了内联缓存的性能差距和实践环节，展示了单态内联缓存和超多态内联缓存的性能对比。通过深入浅出的讲解，读者可以快速了解JVM中虚方法调用的具体实现及其对性能的影响，以及内联缓存的优化原理和实践应用。

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啊一大狗
置顶
这套课很好，谢谢！
2018-07-31

26
Tony
同提建议，代码使用英文。刚学java基础时，有老师为了便于理解用中文命名。现在都来学jvm，对java很熟悉了，看到中文不仅不会觉得通俗易懂，反而特别别扭。
作者回复: 多谢建议！原本是英文的，录音的时候觉得老要切换，就给换了。。
2018-07-30

69
C_love
提个小建议，能否在代码中都使用英文？毕竟使用中文作对象名不值得提倡
作者回复: 谢谢建议！
2018-07-30

25
奕
老师问一个概念性的问题：虚方法到底在指什么样的方法？也就是什么样的方法，才叫做虚方法？
作者回复: 可以被子类覆盖的方法。例如，某段程序调用父类的方法A.foo()，由于调用者(receiver)是子类B的实例，实际执行的是子类的同名同参数方法B.foo()。那么A.foo就是一个虚方法，因为你不知道会调到哪里去这是面向对象编程的一个重要概念，用来实现多态的
2019-12-22
2
18
左岸🌸开
为什么调用超类非私有实例方法会属于静态绑定呢？
作者回复: 通过super关键字来调用父类方法，本意就是想要调用父类的特定方法，而不是根据具体类型决定目标方法。
2018-07-30
8
17
MARK
没用过中文写代码，居然认为中文会编译错误T﹏T 老师是为了课件方便这样写，自己写作业就改下呗，又没规定要每个字照抄 [root@localhost cqq]# javac Passenger.java [root@localhost cqq]# java Passenger cost time : 1167 cost time : 3156 [root@localhost cqq]# java -XX:CompileCommand='dontinline,*.exit' Passenger CompilerOracle: dontinline *.exit cost time : 3709 cost time : 7557
作者回复: 哈，我以前也认为无法编译，直到有一次我看到一个俄语的方法名。。另外，如果你用javap -v查看常量池的话，你会发现类名方法名以及方法描述符都是用UTF8来存的。
2018-07-30

10
吾是锋子
郑老师，您好。有个具体的问题想请教下，String类里面indexOf(String str)调用的是自己类里面indexOf(String str, int fromIndex)方法，但我自己在测试的时候却发现两个方法的速度有很明显的差异，看字节码也没有发现什么特殊。不知道是不是我忽略了什么，希望您能抽空点拨下，感谢！
作者回复: HotSpot里有String.indexOf intrinsic，用了很多向量化指令，所以性能会快很多的。关于intrinsic的概念，你可以理解为HotSpot识别指定方法后，将其替代为语意等价的高效实现。
2018-08-14
2
9
方枪枪
一直不能明确一个问题，执行哪个方法，是不是都是在运行的时候确定的，如果是的话，coding的时候，写一个不存在的方法or传入不存在的参数，编译会报错，那这个合法性的检测，是一个什么逻辑？另外关于方法的确定，对于Java来说，是按照传入的形参确定执行哪个重写的方法，对于 groovy 是按照实际类型确定执行哪个方法，这两个区别在JVM层面是如何实现的？
作者回复: 合法性检测是根据编译器能找到的class文件来判定的。你可以在编译后，移除掉相应的class文件或者库文件，就会出现你所说的不存在的方法的情况了。第二个问题，在各自的编译器中已经作出区分了。在Java字节码中就只是根据类名，方法名和方法描述符来定位方法的。
2018-08-01

7
万花
代码用汉语也挺好的呀。来这都是学jvm的，没有来学编码规范的吧……
作者回复: 哈，多谢支持。不过汉语编程有个问题，没办法区分大小写，因此变量名和类名容易混淆
2018-07-30
2
3
vimfun
老师，打印耗时的System.out.println 用的太多了吧？
作者回复: 你是指课后作业吗？打印语句每一亿次循环只会运行一次，相对来说并不耗时。
2018-07-30

2

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