面试题：Java多态中方法表如何构建基础框架

Question

在Java多态机制里，简述方法表构建的基本步骤和涉及到的关键概念，比如类继承关系在方法表构建中的作用是什么？

Answer 1

方法表构建基本步骤

1. 初始化类：当一个类被加载到JVM时，JVM会为该类分配内存，并对类的静态变量进行默认初始化。
2. 确定直接父类：每个类都有一个直接父类（除了java.lang.Object），明确其继承关系。这一步是为后续方法表构建确定查找范围。
3. 构建方法表：
   • 首先在类自身的字节码中查找声明的方法，并将这些方法按照声明顺序添加到方法表中。
   • 然后，根据继承关系，从直接父类的方法表中复制可继承的方法到当前类的方法表中。如果当前类中声明了与父类中同名同参数的方法（即重写），则使用当前类的方法覆盖父类在方法表中的对应项。
4. 解析方法引用：JVM会解析方法表中的方法引用，确保方法的实际调用能够正确执行。这涉及到将符号引用转换为直接引用，即找到方法在内存中的实际地址。

关键概念及类继承关系的作用

1. 类继承关系：
   • 方法查找基础：类继承关系确定了方法查找的路径。在构建方法表时，子类会继承父类的可继承方法，这使得代码复用成为可能。例如，一个子类无需重新实现父类已经实现的通用功能方法，直接从父类继承即可。
   • 重写机制支持：子类可以重写父类的方法。通过继承关系，JVM在构建方法表时能够识别重写的方法，并在方法表中正确覆盖父类的方法项，保证多态的正确实现。当通过子类对象调用重写方法时，实际调用的是子类重写后的版本。
2. 符号引用与直接引用：
   • 符号引用：在类的字节码中，方法调用是以符号引用的形式存在的，它只是一个对方法的描述，包括类名、方法名和方法参数等信息，但不包含方法的实际内存地址。
   • 直接引用：在方法表构建及解析过程中，JVM会将符号引用转换为直接引用，即方法在内存中的实际地址。这使得JVM能够在运行时快速定位并调用方法。
3. 动态绑定：
   • 多态机制中，方法的实际调用基于运行时对象的实际类型，而非声明类型。方法表的构建为动态绑定提供了基础。当通过父类引用调用方法时，JVM会根据对象的实际类型在方法表中找到对应的方法版本进行调用，从而实现多态。