JVM: 方法调用

一、介绍

在JVM中，一共有五个字节码指令可以执行方法调用：

• invokestatic: 调用静态方法。
• invokespecial：调用对象的private方法、构造方法，以及使用super关键字调用父类实例的方法、构造方法、以及所实现接口的默认方法。
• invokevirtual：调用对象的非private方法。
• invokeinterface：调用接口对象的方法。
• invokedynamic：用于调用动态方法，主要应用于lambda表达式中，机制极为复杂了解即可。

二、方法调用的原理

Invoke指令执行时，需要找到方法区中instanceKlass中保存的方法相关的字节码信息。但是方法区中有很多类，每一个类又包含很多个方法，怎么精确地确定到方法的位置呢？

1、静态绑定

• 编译期间，invoke指令会携带一个参数符号引用，引用到常量池中的方法定义。方法定义中包含了类名+方法名+返回值+参数。
• 在方法第一次调用时，这些符号引用就会被替换成内存地址的直接引用，这种方式称之为静态绑定。
• 静态绑定适用于处理静态方法、私有方法、或者使用final修饰的方法，因为这些方法不能被继承之后重写。
  

2、动态绑定

（1）介绍

对于非static、非private、非final的方法，有可能存在子类重写方法，那么就需要通过动态绑定来完成方法地址绑定的工作。比如在下面这段代码中，调用的其实是Cat类对象的eat方法，但是编译完成之后虚拟机指令中调用的是Animal类的eat方法，这就需要在运行过程中通过动态绑定找到Cat类的eat方法，这样就实现了多态。

（2）原理

动态绑定是基于方法表来完成的，invokevirtual使用了虚方法表（vtable）,invokeinterface使用了接口方法表（itable），整体思路类似。所以接下来使用invokevirtual和虚方法表来解释整个过程。

每个类中都有一个虚方法表，本质上它是一个数组，记录了方法的地址。子类方法表中包含父类方法表中的所有方法；子类如果重写了父类方法，则使用自己类中方法的地址进行替换。

产生invokevirtual调用时，先根据对象头中的类型指针找到方法区中InstanceClass对象，获得虚方法表。在根据方法表找到对应的对象，获得方法的地址，最后调用方法。

三、异常捕获原理

程序运行中触发异常时，Java虚拟机会从上至下遍历异常表中的所有条目。当触发异常的字节码的索引值在某个异常表条目的监控范围内，Java虚拟机会判断所抛弃的异常和该条目想要捕获的异常是否匹配。

• 如果匹配，跳转到“跳转PC”对应的字节码位置。
• 如果遍历完都不能匹配，说明异常无法再当前方法执行时被捕获，此方法栈帧直接弹出，在上一层的栈帧中进行异常捕获的查询。
  

finally的处理方式就相对比较复杂，分为以下几个步骤：

• finally中的字节码指令会插入到try和catch代码块中，保证在try和catch执行之后一定会执行finally中的代码。
• 如果抛出的异常范围超过了Exception，比如Error或者Throwable，此时也要执行finally，所以异常表中增加了两个条目。覆盖了try和catch两字段字节码指令的范围，any代表可以捕获所有种类的异常。在最后需要将异常继续向外抛出。