Java高级-动态绑定实现机制

Java虚拟机调用一个类方法时，它会基于对象引用的类型(一般在编译时可知)来选择所调用的方法。相反，当虚拟机调用一个实例方法时，它会基于对象实际的类型(只能在运行时得知)来选择所调用的方法，这就是动态绑定，是多态的一种。动态绑定为解决实际的业务问题提供了很大的灵活性，是一种很是优美的机制。

1. Java对象模型

Java虚拟机规范并无规定Java对象在堆里是如何表示的。对象的内部表示也影响着整个堆以及垃圾收集器的设计，它由虚拟机的实现者决定。

Java对象中包含的基本数据由它所属的类及其全部超类声明的实例变量组成。只要有一个对象引用，虚拟机就必须可以快速地定位对象实例的数据。另外，它也必须能经过该对象引用访问相应的类数据(存储于方法区的类型信息)，所以在对象中一般会有一个指向方法区的指针。当程序在运行时须要转换某个对象引用为另一种类型时，虚拟机必需要检查这种转换是否被容许，被转换的对象是否的确是被引用的对象或者它的超类型。当程序在执行instanceof操做时，虚拟机也进行了一样的检查。因此虚拟机都须要查看被引用的对象的类数据。

无论虚拟机的实现使用什么样的对象表示法，极可能每一个对象都有一个方法表由于方法表加快了调用实例方法时的效率。可是JAVA虚拟机规范并未要求必须使用方法表，因此并非全部实现中都会使用它。

下面是一种Java对象的内存模型表示：

方法数据存放在类的方法区中，包含一个方法的具体实现的字节码二进制。方法指针直接指向这个方法在内存中的起始位置，经过方法指针就能够找到这个方法。

2. 动态绑定内部机制

方法表是一个指向方法区中的方法指针的数组。方法表中不包含static、private等静态绑定的方法，仅仅包含那些须要动态绑定的实例方法。

在方法表中，来自超类的方法出如今来自子类的方法以前，而且排列方法指针的顺序和方法在class文件中出现的顺序相同，这种排列顺序的例外状况是，被子类的方法覆盖的方法出如今超类中该方法第一次出现的地方。

  例若有超类Base和子类Derive：

1. public class Base  
2. { 
3.   public Base() 
4.   { 
5.   } 
7.   public void test() 
8.   { 
9.     System.out.println( "int Base" ); 
10.   } 
12.   public void print() 
13.   { 
14.   } 
15. } 
17. public class Derive extends Base 
18. { 
19.   public Derive() 
20.   { 
21.   } 
23.   public void test() 
24.   { 
25.     System.out.println( "int Derive" ); 
26.   } 
28.   public void sayHello() 
29.   { 
30.   } 
32.   public static void main( String[] args ) 
33.   { 
34.       Base base = new Derive(); 
35.       base.test(); 
36.   } 
37. } 

上例中的Base和Derive的方法表以下：

在这个例子里，test()方法在Base和Derive的方法表中都是同一个位置-位置1。在Base方法表中，test()指针是Base的test()方法内存地址；而在Derive方法表中，方法表的位置1放置的是Derive的test()方法内存地址。

当Java虚拟机执行base.test()时，经过base引用能够找到base所指向的实际对象的内存位置，如今虚拟机不知道base引用的实际对象是Base仍是Derive。可是根据上面的对象内存模型，虚拟机从对象内存中的第一个指针“特殊结构指针”开始，能够找到实际对象的类型数据和Class实例，这样虚拟机就能够知道base引用的实际对象是Derive对象。为了执行test()，虚拟机须要找到test()的字节码，方法的字节码存放在方法区中。虚拟机从对象内存中的第一个指针“特殊结构指针”开始，搜寻方法表的位置1，位置1指向的test()方法是Derive类的test()方法，这就是JAVA虚拟机将要执行的test()的字节码。如今，虚拟机知道了调用的实际对象是Derive对象，调用的实际test()方法是Derive类的test()方法，因此JAVA虚拟机可以正确执行-调用base引用的实际对象的方法而不是base引用自己的方法。

这是动态绑定的一种实现方式，根据不一样的JAVA虚拟机平台和不一样的实际约束，动态绑定能够有不一样的内部实现机制。