昨天就有一個(gè)小伙伴被一道面試題虐了，我也給了他一定深度的答案。但是我覺得不夠，我覺得應(yīng)該讓小伙伴們像我一樣，答題能答出驚喜感，于是就有了這篇文章。我會(huì)從Java層面到Hotshot源碼層面再到C++層面，完整分析這個(gè)問題。

這道面試題在好一些的互聯(lián)網(wǎng)公司，尤其是一二線，問到的概率非常大，建議小伙伴們把這篇文章吃透。

這樣說，六十分

多態(tài)是面向?qū)ο蟮娜筇匦灾?，我個(gè)人認(rèn)為，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)OOP機(jī)制的時(shí)候，能夠想到多態(tài)的人，真特么太牛叉了。

多態(tài)理論第一次有了具體實(shí)現(xiàn)是在第一款面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中，這個(gè)語言可能很多人沒聽過：smalltalk。此后出現(xiàn)的只要具備OOP機(jī)制的語言，都或多或少模仿或借鑒了前面語言的OOP實(shí)現(xiàn)機(jī)制。C++有沒有模仿或借鑒smalltalk，我不敢說，沒特別研究過smalltalk。但是我敢說，Java的多態(tài)是幾乎百分百模仿C++的多態(tài)實(shí)現(xiàn)的，不過做了一些細(xì)化。C++中只有直接調(diào)用、間接調(diào)用，而JVM通過不同的invoke指令來實(shí)現(xiàn)不同屬性的方法調(diào)用，這點(diǎn)后文會(huì)講到。

那什么是多態(tài)呢，滿足下面這幾個(gè)條件就可以稱為多態(tài)：

1、繼承了某個(gè)類、實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口

2、重寫父類的方法、實(shí)現(xiàn)接口中的方法

3、父類引用指向子類對(duì)象

其實(shí)面試官問的這個(gè)問題，你這樣回答也算就著他這個(gè)問題做了回答。但是顯然，面試官想聽的不是這些，而是父類引用指向子類對(duì)象，進(jìn)行方法調(diào)用，這個(gè)JVM底層是如何實(shí)現(xiàn)的。面試題就是為了篩人，所以面試的時(shí)候，能答多深就答多深，絕對(duì)加分。

順便說下，經(jīng)常跟多態(tài)聯(lián)系在一起的兩個(gè)詞：動(dòng)態(tài)綁定、晚綁定。別到時(shí)面試官說這兩個(gè)詞，你一臉懵，那真的很掉分，面試官的臉色一下就暗淡灰沉下去了。當(dāng)面試官看到你的第一眼，心里給了你60分鐘時(shí)間來表現(xiàn)，這下直接掉到5分鐘。更直接一點(diǎn)的，可能找個(gè)借口就走人了。

這樣說，七八十分

C++中的間接調(diào)用與直接調(diào)用，JVM抽象成了4個(gè)指令來完成：

1、invokevirtual：咱們平時(shí)寫代碼調(diào)用方法，最常用的就是這個(gè)指令。這個(gè)指令用于調(diào)用public、protected修飾，且不被static、final修飾的方法。跟多態(tài)機(jī)制有關(guān)。

2、invokeinterface：跟invokevirtual差不多。區(qū)別是多態(tài)調(diào)用時(shí)，如果父類引用是對(duì)象，就用invokevirtual。如果父類引用是接口，就用這個(gè)。

3、invokespecial：只用于調(diào)用私有方法，構(gòu)造方法。跟多態(tài)機(jī)制無關(guān)。

4、invokestatic：只用于調(diào)用靜態(tài)方法。與多態(tài)機(jī)制無關(guān)。

跟面試官當(dāng)然要扯點(diǎn)高逼格的對(duì)吧，那咱們就講講invokeinterface。這個(gè)指令為什么逼格高呢？因?yàn)樗牡讓訉?shí)現(xiàn)比其他幾個(gè)指令都要復(fù)雜，如圖

其他的invoke指令的后面就是2個(gè)字節(jié)的操作數(shù)，拿著操作數(shù)去常量池中就可以找到類信息、方法信息。但是invokeinterface你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它后面操作數(shù)占了4個(gè)字節(jié)，這4個(gè)字節(jié)還不全是常量池索引，一起看下這個(gè)指令的結(jié)構(gòu)，上圖：

這個(gè)指令格式我解釋一下：

1、第二個(gè)字節(jié)跟第三個(gè)字節(jié)合起來是常量池的索引，對(duì)應(yīng)常量池項(xiàng)JVM_CONSTANT_InterfaceMethodref，這里面包含接口的元信息、方法信息。

2、第四個(gè)字節(jié)是這個(gè)方法的參數(shù)個(gè)數(shù)。是不是有小伙伴覺得很奇怪，show方法沒有參數(shù)呀，這邊怎么是1，是JVM的bug？呵，如果JVM有這么低級(jí)的bug，JVM也不會(huì)有今天的地位了。非靜態(tài)方法就算沒有參數(shù)，也默認(rèn)有一個(gè)，就是this指針。

其實(shí)這個(gè)參數(shù)個(gè)數(shù)完全沒必要記錄，可以通過解析方法的簽名計(jì)算出來，不明白當(dāng)時(shí)為什么做這樣的設(shè)計(jì)。面試的時(shí)候這點(diǎn)記得說，很加分。其實(shí)字節(jié)碼文件中有很多可以優(yōu)化的點(diǎn)，后面準(zhǔn)備共享這方面的面試題，沒人想打我吧。^_^

3、第五個(gè)字節(jié)永遠(yuǎn)為0，歷史原因遺留。我查了一些資料，得到的答案是：為額外的運(yùn)算元預(yù)留空間。子牙老師表示這個(gè)字我都認(rèn)識(shí)，但是它組合在一起表達(dá)的意思我真不懂，是不是我太菜了。哎，還是太菜了。

有些小伙伴可能就想：答到這個(gè)份上才七八十分？那后面還能怎么說哦。咱們現(xiàn)在才只說到invokeinterface指令，那這個(gè)指令是怎么找到要調(diào)用的方法的呢？JVM的虛表機(jī)制到底是什么樣的呢？又是怎么與C++的虛表機(jī)制合二為一的呢？虛表分發(fā)機(jī)制又是怎樣的呢？這些才是這個(gè)問題的精髓。

這點(diǎn)就留到下篇文章寫吧。文章太長，讀起來也疲憊。

傳送門 高分面試從Hotspot源碼層面剖析java多態(tài)實(shí)現(xiàn)原理

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