面试系列之-多态JVM的实现原理（JAVA基础）

多态的机制及分类

一个对象变量可以指示多种实际类型的现象称为多态；允许不同类的对象对同一消息做出响应。方法的重载、类的覆盖（继承和实现）正体现了多态；

重载（overload 发生在一个类中，方法名必须相同，不同参数）就是编译时多态的一个例子，编译时多态在编译时就已经确定，运行时运行的时候调用的是确定的方法；

我们通常所说的多态指的都是运行时多态，也就是编译时不确定究竟调用哪个具体方法，一直延迟到运行时才能确定，这也是为什么有时候多态方法又被称为延迟方法的原因；

多态的实现原理

动态绑定和静态绑定

JVM在执行方法时，通常调用的指令有五个，分别是：

invokestatic：调用静态方法；

invokespecial：调用实例构造器方法、私有方法和父类方法；

invokevirtual：调用虚方法；

invokeinterface：调用接口方法，运行时确定具体实现；

invokedynamic：运行时动态解析所引用的方法，然后再执行，用于支持动态类型语言。

其中Invokestatic和invokespecial指令是用于静态绑定，invokevirtual 和 invokeinterface 用于动态绑定。

静态绑定指的是在编译期就能确定的，比如静态方法、构造器、私有方法和父类方法这4种方法在编译期就能解析引用确定的称为非虚方法，与之相对的就是虚方法，对象方法基本都为虚方法，例如某个类的drive（Car car），汽车子类实现类中的run（）方法等；有个特例的是被final修饰的方法，由于不能被继承重写，所以是可以唯一确定的，是属于非虚方法，但却是使用invokevirtual指令调用的；

JVM底层多态实现过程

多态的实现过程，本质就是方法调用动态绑定的过程，通过栈帧的信息去找到被调用方法的具体实现，然后使用这个具体实现的直接引用完成方法调用；

invokevirtual指令在运行时解析大致分为以下几个步骤：

1. 先从操作栈中找到对象的实际类型C；
2. 找到C中与被调用方法签名相同的方法，如果有访问权限就返回这个方法的直接引用，如果没有访问权限就报错java.lang.IllegalAccessError ；
3. 如果第2步找不到相符的方法，就去搜索C的父类，按照继承关系自下而上依次执行第2步的操作；
4. 如果第3步找不到相符的方法，就报错java.lang.AbstractMethodError ；

可以看到，如果子类覆盖了父类的方法，则在多态调用中，动态绑定过程会首先确定实际类型是子类，从而先搜索到子类中的方法；

在程序运行时，动态绑定是一个非常高频的行为，JVM为了提高性能，避免反复搜索对应类型的绑定数据，会建立一个对应的虚方法表和接口方法表，使用对应的表索引来提高查询的性能；

以虚方法表为例，如果某个父类的方法在子类中没有被进行重写，那么此时子类和父类的虚方法表指向的地址是一致的，只有当出现子类重写了父类的方法时，才会出现子类的虚方法表与父类的虚方法表指向的地址不一样。因此如果子类没有重写父类的方法时，会随着父类的方法解析一同解析；