面试题：Kotlin接口与抽象类在字节码层面的深度剖析

接口与抽象类在Kotlin字节码层面的结构差异

1. 方法存储方式

接口：
- 在Kotlin字节码中，接口的方法默认是抽象的且是public的。编译后，接口的方法会被定义在接口的字节码文件中，没有方法体。例如，定义一个简单接口MyInterface：
```
interface MyInterface {
    fun doSomething()
}
```
编译后的字节码会有doSomething方法的声明，但无具体实现。当一个类实现该接口时，必须提供该方法的具体实现。这种方式使得接口更侧重于定义行为的规范，多个不相关的类可以通过实现同一个接口来拥有相同的行为。
- 从字节码角度看，接口方法在调用时，通过虚方法表（vtable）进行动态调度。在运行时，根据对象的实际类型，在虚方法表中找到对应的方法实现并调用。
抽象类：
- 抽象类可以包含抽象方法和具体方法。抽象方法和接口方法类似，在字节码中只有声明没有实现。而具体方法则有完整的方法体。例如：
```
abstract class MyAbstractClass {
    abstract fun abstractMethod()
    fun concreteMethod() {
        println("This is a concrete method")
    }
}
```
编译后，abstractMethod只有声明，concreteMethod有具体实现。当子类继承抽象类时，必须实现抽象方法，但可以直接使用具体方法。对于具体方法的调用，在字节码层面，如果方法没有被重写，会采用静态绑定（直接调用字节码指令），如果方法被重写，则采用动态绑定（通过虚方法表）。

2. 属性存储方式

接口：
- 接口可以定义属性，但这些属性不能有存储值，只能有访问器（getter和setter）。例如：
```
interface MyInterface {
    val prop: String
        get() = "default value"
}
```
在字节码中，属性会生成对应的getProp方法（对于val属性）。由于接口没有实例字段来存储属性值，其属性的实现实际上是通过方法来模拟的。
抽象类：
- 抽象类可以定义普通属性，这些属性可以有存储值，在字节码中会生成对应的字段来存储属性值。例如：
```
abstract class MyAbstractClass {
    var prop: String = "initial value"
}
```
编译后会生成一个字段来存储prop的值，并且会有对应的getProp和setProp方法（对于var属性）。

对运行时行为和性能的影响

1. 运行时行为

接口：
- 由于接口方法调用是基于虚方法表的动态调度，运行时会根据对象的实际类型来确定调用哪个实现。这使得接口具有很高的灵活性，一个接口可以有多个不同的实现类，运行时根据具体对象类型决定调用哪个实现。例如，在多态场景下，不同的实现类可以有不同的行为逻辑。
- 对于接口属性，每次访问属性（调用getter方法）都相当于调用一个普通方法，会有方法调用的开销。
抽象类：
- 对于抽象类的具体方法，如果没有被重写，采用静态绑定，在编译期就确定了调用的方法，运行时直接调用字节码指令，执行效率相对较高。但如果方法被重写，就会采用动态绑定，通过虚方法表进行调度。
- 对于抽象类的属性，访问和修改属性值是直接操作对象的字段，相对接口属性的方法调用方式，效率更高。

2. 性能

接口：
- 由于接口方法调用是动态调度，每次调用都需要在虚方法表中查找，有一定的查找开销。特别是在循环中频繁调用接口方法时，这种开销可能会累积影响性能。
- 接口属性的访问通过方法调用实现，也会带来额外的方法调用开销。
抽象类：
- 对于未被重写的具体方法，静态绑定使得调用效率较高。但如果抽象类的继承层次较深，并且有很多方法被重写，动态绑定也会带来一定的性能损耗。
- 抽象类属性的直接字段访问方式性能优于接口属性的方法调用方式。

极端场景举例

假设我们有一个高性能计算场景，需要在一个紧密循环中频繁调用某个方法。

1. 接口场景

interface MathOperation {
    fun calculate(a: Int, b: Int): Int
}

class AddOperation : MathOperation {
    override fun calculate(a: Int, b: Int): Int {
        return a + b
    }
}

class MultiplyOperation : MathOperation {
    override fun calculate(a: Int, b: Int): Int {
        return a * b
    }
}

fun performCalculations(operations: List<MathOperation>, a: Int, b: Int) {
    for (operation in operations) {
        val result = operation.calculate(a, b)
        println("Result: $result")
    }
}

在这个场景中，如果performCalculations方法被频繁调用，由于接口方法calculate是动态调度，每次调用都要在虚方法表中查找，会产生较大的性能开销。

2. 抽象类场景

abstract class MathAbstractOperation {
    abstract fun calculate(a: Int, b: Int): Int
    fun commonCalculation(a: Int, b: Int): Int {
        return calculate(a, b) * 2
    }
}

class AddAbstractOperation : MathAbstractOperation() {
    override fun calculate(a: Int, b: Int): Int {
        return a + b
    }
}

class MultiplyAbstractOperation : MathAbstractOperation() {
    override fun calculate(a: Int, b: Int): Int {
        return a * b
    }
}

fun performAbstractCalculations(operations: List<MathAbstractOperation>, a: Int, b: Int) {
    for (operation in operations) {
        val result = operation.commonCalculation(a, b)
        println("Result: $result")
    }
}

这里commonCalculation方法在抽象类中是具体方法，对于未重写该方法的子类，调用commonCalculation是静态绑定，性能会比接口场景下的动态调度要好。如果commonCalculation方法在循环中被频繁调用，这种字节码层面的差异就会导致截然不同的性能结果。