JVM（7）：动态链接、方法的调用、四种方法调用指令区分非虚方法和虚方法、invokedynamic指令的使用

桃扇骨 2022-09-15 15:57 210阅读 0赞

# 一、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( Dynamic Linking)。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( symbolic Reference）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。

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**为什么需要常量池呢?**

常量池的作用，就是为了提供一些符号和常量，便于指令的识别。可以使字节码文件调用时比较小。

# 二、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进JVM内部时，如果被调用的目标方法在编译期可知,且运行期保持不变时。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：**

如果被调用的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方法的符号引用转换为直接引用，由于这种引用转换过程具备动态性，因此也就被称之为动态链接。

对应的方法的绑定机制为:早期绑定（Early Binding）和晚期绑定( Late Binding）。绑定是一个字段、方法或者类在符号引用被替换为直接引用的过程，这仅仅发生一次。

**早期绑定：**

早期绑定就是指被调用的目标方法如果在编译期可知，且运行期保持不变时,即可将这个方法与所属的类型进行绑定，这样一来，由于明确了被调用的目标方法究竟是哪一个，因此也就可以使用静态链接的方式将符号引用转换为直接引用。

**晚期绑定：**

如果被调用的方法在编译期无法被确定下来，只能够在程序运行期根据实际的类型绑定相关的方法，这种绑定方式也就被称之为晚期绑定。

随着高级语言的横空出世，类似于Java一样的基于面向对象的编程语言如今越来越多，尽管这类编程语言在语法风格上存在一定的差别，但是它们彼此之间始终保持着一个共性，那就是都支持封装、继承和多态等面向对象特性,既然这一类的编程语言具备多态特性，那么自然也就具备早期绑定和晚期绑定两种绑定方式。

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。

# 三、四种方法调用指令区分非虚方法和虚方法 #

非虚方法：

*  如果方法在编译期就确定了具体的调用版本，这个版本在运行时是不可变的。这样的方法称为非虚方法。
 *  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。
 *  其他方法称为虚方法。

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虚拟机中提供了以下几条方法调用指令：

普通调用指令:

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千预，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)称为虚方法。

# 四、invokedynamic指令的使用 #

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Lambda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。

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。

Java: String info = "atguigu" ; llinfo = atguigu;
    JS: var name = "shkstart" ; var name = 10;
    Python: info = 130.5;

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