0

0

Java运行时多态如何实现_OOP虚方法表执行说明

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2025-12-19 13:48:08

|

430人浏览过

|

来源于php中文网

原创

Java运行时多态本质是通过invokevirtual指令查虚方法表(vtable)实现的,vtable在类加载时构建,存储可重写方法的实际入口地址,仅非私有、非静态、非final实例方法参与动态绑定。

java运行时多态如何实现_oop虚方法表执行说明

Java 的运行时多态,本质是通过虚方法调用(virtual method invocation) + 动态绑定(dynamic binding) 实现的,其底层核心支撑是每个类在 JVM 加载时生成的虚方法表(vtable,Virtual Method Table)。它不是靠“检查类型”或“反射”实现的,而是在字节码层面就设计为:调用非私有、非静态、非 final 的实例方法时,默认走 invokevirtual 指令,由 JVM 在运行时根据对象实际类型查 vtable 找到真正要执行的方法入口。

虚方法表(vtable)是什么

vtable 是 JVM 为每个类(除接口外)维护的一张函数指针表,按声明顺序存放该类所有可被重写(overridable)的实例方法的实际入口地址。它在类加载的链接阶段(Linking → Verification / Preparation / Resolution)中构建完成。

  • 父类方法若被子类重写,子类 vtable 中对应槽位会被替换成子类方法的地址
  • 新增的方法追加在表尾;继承但未重写的方法,直接复用父类 vtable 中的地址(JVM 可能做优化,逻辑上等价)
  • static / private / final 方法不进 vtable —— 它们在编译期就确定了调用目标(静态绑定),走 invokespecial 或 invokestatic
  • 接口方法不使用类 vtable,而是用 itable(Interface Method Table),机制类似但结构更复杂(因存在多实现)

invokevirtual 指令如何触发多态

当你写 obj.method(),且 method() 是非静态、非私有、非 final 的实例方法时,javac 编译出的字节码是 invokevirtual 指令。它的执行流程如下:

  • JVM 先取出 obj 引用所指向的对象实例,读取其对象头中的 klass pointer(指向该对象所属类的 Class 对象)
  • 通过 klass pointer 找到该类的 vtable
  • 根据编译时解析出的方法符号引用(如 "ClassName.method:()V"),计算该方法在 vtable 中的索引偏移量
  • 查 vtable 表中该索引位置的函数指针,跳转执行

注意:整个过程不看变量声明类型(如 Animal a = new Dog();),只看 new Dog() 创建的真实对象类型 —— 这就是“运行时决定”的来源。

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

什么情况下不走 vtable?多态失效场景

以下情况看似写了继承/重写,但 JVM 不会查 vtable,也就没有运行时多态:

算家云
算家云

高效、便捷的人工智能算力服务平台

下载
  • 调用 static 方法:编译期绑定,看引用变量的声明类型。Animal a = new Dog(); a.staticMethod() → 调 Animal 的
  • 调用 private 方法:隐式 final,只能被本类访问,子类里同名方法是全新方法,不是重写
  • 调用 final 实例方法:JVM 明确禁止重写,直接内联或静态绑定
  • 字段访问(field access:字段无多态!Animal a = new Dog(); System.out.println(a.name); 输出的是 Animal 类定义的 name
  • 构造器中调用可重写方法:虽走 invokevirtual,但此时子类字段可能还未初始化,易出 bug —— 技术上仍有多态,但语义危险

一个简单验证例子

写两个类:

class A { void m() { System.out.println("A.m"); } }
class B extends A { void m() { System.out.println("B.m"); } }

执行:

A x = new B();
x.m(); // 输出 "B.m"

反编译 .class 文件可见:第二行是 invokevirtual A.m()V;JVM 运行时发现 x 实际是 B 实例,查 B 的 vtable,找到 m() 槽位存的是 B.m 的地址,于是执行 B.m。

基本上就这些。vtable 是 JVM 的内部优化结构,开发者无需手动操作,但理解它,才能真正明白“为什么重写就自动多态”“为什么字段不参与多态”“为什么 private 不行”——不是语法糖,是字节码和运行时协作的结果。

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

834

2023.06.15

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

739

2023.07.05

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

735

2023.07.31

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

397

2023.08.01

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

399

2023.08.02

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

446

2023.08.02

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

430

2023.08.02

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

16926

2023.08.03

高德地图升级方法汇总
高德地图升级方法汇总

本专题整合了高德地图升级相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

42

2026.01.16

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 2.6万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 6.9万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 47万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号