面试题：Java从JVM角度简述多态实现的关键步骤

Question

请从JVM层面出发，简要描述Java多态实现过程中涉及的关键步骤，例如字节码层面的变化、方法调用的动态绑定等。

Answer 1

1. 字节码层面：
   • 在编译期，Java编译器会为每个类生成字节码文件。对于包含多态相关方法的类，字节码中会包含这些方法的相关信息。例如，方法的访问标志、名称、描述符等。在子类重写父类方法时，字节码中会保证重写方法与父类被重写方法具有相同的名称、参数列表和返回类型（或其子类型）。这确保了在字节码层面，多态的基本规则得以遵循。
2. 运行时数据区：
   • 方法区：类加载器将字节码加载到方法区，类的元数据信息（包括方法信息）被存储在此。当涉及多态时，不同类（父类和子类）的方法元数据都在方法区，为动态绑定提供基础。
   • 堆：对象实例在堆中创建。每个对象实例在堆中都有一个指向其类元数据（在方法区）的指针。当通过父类引用指向子类对象时，堆中的对象实际是子类实例，通过指针可找到子类的方法元数据。
3. 方法调用与动态绑定：
   • 当通过父类引用调用重写方法时，在编译期，编译器仅检查该方法在父类中是否存在，进行静态类型检查。
   • 在运行期，JVM根据对象的实际类型（即堆中对象所指向的类元数据）来确定要调用的实际方法。这就是动态绑定。例如，假设有父类Animal和子类Dog，Dog重写了Animal的makeSound方法。当Animal animal = new Dog(); animal.makeSound();执行时，JVM会在运行时根据animal实际指向的Dog对象，找到Dog类中的makeSound方法并执行，而不是Animal类中的方法，从而实现多态。