Chapter 8.3 - 函数调用

// 运行时类型无法确定
Human human = (new Random()).nextBoolean() ? new Man() : new Woman();

// 静态类型就算变化在编译期也可以确定
sr.sayHello((Man) human);
sr.sayHello((Woman) human);

变量的实际类型必须能到程序运行时才能确定。JVM 在进行 函数重载 时通过参数的静态类型决定调用哪个重载版本，所有依赖静态类型来决定函数执行版本的分派动作，都称为静态分派。最典型的应用表现就是 函数重载。静态分派发生在编译阶段，因此分派不是由 JVM 来执行的。当函数没有合适的重载版本时，会发生安全的类型转换从而适配合适的重载版本。

8.3.2.2 动态分派

动态分派与重写 (Override) 有密切关联。在选择函数的执行版本时，不再根据静态类型来选择，而是根据运行时类型。在字节码的角度看，调用了 invokevirtual 指令。该指令的运行时解析过程分为以下几步：

找到操作数栈顶元素指向对象的 运行时类型
如果找到该类型中与常量描述符和简单名称都相符的函数，则进行访问权校验，如果通过则返回这个函数的直接引用；否则返回异常
否则，按照继承关系依次对各个父类重复上一步的搜索和验证过程
若始终没有找到合适的函数，则异常

由于第一步就要确定元素的运行时类型，因此需要根据函数调用者的运行时类型来选择函数版本。在运行期根据实际类型确定函数执行版本的分派称为 动态分派。字段不使用 invokevirtual 指令，所以字段永远不参与多态：

子类声明与父类同名的字段时，子类内存中两个字段都会存在
子类字段会遮蔽父类同名的字段

static class Father {
    public int money = 1;

    public Father() {
        money = 2;
        showMeTheMoney();
    }

    public void showMeTheMoney() {
        System.out.println("I am Father, I have $" + money);
    }
}

static class Son extends Father {
    public int money = 3;

    public Son() {
        money = 4;
        showMeTheMoney();
    }

    public void showMeTheMoney() {
        System.out.println("I am Son, I have $" + money);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Father gay = new Son();
    System.out.println("This gay has $" + gay.money);
}

运行结果：

I am Son, I have $0
I am Son, I have $4
This gay has $2

为什么是 gay......

Son 创建时，隐式调用了 Father 类的构造函数。Father 类中调用的 showMeTheMoney() 是一个虚方法调用。

因为对象的运行时类型是 Son 类
所以调用的是 Son 的 showMeTheMoney()

此时 Son 中的 money 经过了类初始化，但还没有调用构造函数，所以是 0。下面调用 Son 的构造函数，money 被赋值为 4，因此输出中是 4。最后显式输出 Father 的 money，经过赋值，Father 的 money 的值为 2。Father 和 Son 的 money 是两个独立的变量。

8.3.2.3 单分派与多分派

Java 的静态分派属于多分派：符号引用转换为直接引用时，有多个分派目标可供选择；Java 的动态分派属于单分派：符号引用转换为直接引用时，只有一个实际类型作为选择依据。Java 是一门静态多分派、动态单分派的语言。

8.3.2.4 虚拟机动态分派的实现

每次运行时进行符号引用到直接引用的转换。JVM 真正运行时不会如此频繁地访问类的 metadata，常见的优化手段是在方法区建立 虚方法表，代替元数据查找以提高性能：

虚方法表存放各个方法入口的实际地址
若子类没有重写父类方法，则入口指向父类相同方法的入口
若子类重写了方法，子类虚方法表的入口被替换为子类实现版本的入口地址

虚方法表在类加载的链接阶段进行初始化，准备了类变量的初始值后，虚方法表也会被初始化完毕。

8.4 动态类型语言支持

var 是在编译时根据赋值符号右边的表达式静态推断数据类型，本质上是一种语法糖，不是动态类型。dynamic 在编译时不关心类型，等到运行时再进行类型判断。JVM 诞生之后，只增加过一条字节码指令 - invokedynamic。