Java虚方法表是如何建立的_Java虚拟调用调度机制说明

Java虚方法表（vtable）在类加载的准备和解析阶段静态构建，是一张由JVM为每个类生成的指针数组，存储非private、非static、非final实例方法的实际入口地址，按继承顺序排列并支持重写覆盖，供invokevirtual指令通过编译期确定的索引号实现O(1)多态调用。

Java虚方法表（vtable）是在类加载的准备和解析阶段由JVM自动构建的，不是运行时动态生成，也不依赖对象实例。它的核心作用是支撑 invokevirtual 指令实现多态调用——即在运行时根据对象实际类型，快速定位并跳转到正确的具体方法实现。

虚方法表在类加载时静态构建

JVM在类加载的“准备”和“解析”阶段，为每个类（除接口外）生成一张虚方法表。这张表本质是一个指针数组，每个槽位存储该类某个虚方法（非private、非static、非final的实例方法）的实际入口地址。

• 表结构按方法声明顺序排列：先继承自父类的方法，再是本类新定义的方法；重写的方法会覆盖父类对应槽位
• final方法虽是虚方法（可被继承），但因不可重写，其vtable槽位在子类中仍指向原始实现，不会被替换
• static和private方法不进入vtable——它们在编译期就绑定符号引用，走invokestatic/invokespecial，不参与虚调用
• 接口方法不使用传统vtable，而是通过itable（接口方法表）+ 接口解析逻辑处理，机制不同

虚调用执行时如何查表

当执行 invokevirtual 指令时，JVM并不遍历继承链，而是直接根据对象的实际类（即heap中对象头里的Klass指针），取出该类的vtable，再用编译期已知的“方法在vtable中的索引号”进行查表跳转。

• 这个索引号在编译期就确定了，比如String.toString()在Object类vtable中固定占第5号槽位，所有子类vtable的第5号槽都对应各自重写的toString实现
• 查表过程是O(1)的，无需运行时搜索或匹配方法签名
• 若调用的是父类未被重写的方法（如Object.hashCode()在未重写的子类中），vtable对应槽位仍指向Object类中的原方法入口

子类vtable如何复用与扩展

子类vtable不是从零构建，而是在父类vtable基础上复制并修正：继承父类所有虚方法槽位，覆盖被重写的方法地址，末尾追加本类新声明的虚方法。

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• 例如：A有f()、g()；B extends A且重写f()、新增h()；则B的vtable = [B.f(), A.g(), B.h()]，长度比A多1
• 这种设计让继承关系天然映射到内存布局，保证了多态调用的高效性和一致性
• 字段不参与vtable——vtable只管方法分发，字段访问走的是对象内存偏移量（由InstanceKlass描述）

注意几个常见误区

vtable机制常被误解为“运行时动态生成”或“每次调用都查找”，其实它高度静态化，关键点在于编译期索引+类加载期建表+运行时查表三者协同。

• 不是每个对象一份vtable——整个类的所有实例共享同一张vtable（存于方法区）
• 反射调用、MethodHandle、Lambda等不走vtable主路径，它们走的是解释器或专门的链接逻辑
• 即时编译器（如C2）可能进一步优化：对单实现的虚调用去虚化（devirtualize），直接内联，绕过vtable

基本上就这些。vtable是JVM实现面向对象多态的底层基石，理解它有助于看清“看似动态”的方法调用背后其实是精心组织的静态结构。

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