java 文件經過javac編譯后，變成了存儲了一系列指令的.class文件。本文從指令層面分析Java 方法從解析、調用到執行的過程。

1 指令

一般格式：操作碼 [操作數1] [操作數2] ...

操作碼	1個字節的無符號整數（范圍：0x00 ~ 0xFF）。 特點：1）每個操作碼對應一個助記符（如iconst_1,iload,iadd等）。2）操作碼決定了操作數類型及個數。
操作數	操作碼所需的參數，緊跟在操作碼后面。

表 指令的組成

1.1 未對齊的操作數

操作數的基本單位是字節。為了讓.class文件更緊湊，jvm沒有讓操作數對齊。這意味著JVM需要逐個字節讀取。

例如指令：0x11 0x03 0xE8 （sipush 1000）

0x11 是操作碼，它的助記符是sipush。這個操作碼的參數是1個2字節長度的操作數。

jvm 先讀取第1個字節0x03,然后讀取第2個字節 0xE8，最后將這兩個字節組合：

(0x03 << 8) | 0xE8 => 0x03E8。

1.2 指令的執行模型

不考慮異常處理的話，JVM的解釋器解析.class文件中的指令偽代碼如下：

do {PC 寄存器值++；根據PC寄存器指示的位置，讀取操作碼；if (操作碼需要操作數) 讀取操作數；執行操作碼所定義的操作；
} while(字節流長度 > 0)；

1.3 方法相關指令

invokestatic	靜態方法。
invokespecial	需要特殊處理的實例方法，包括實例初始化、私有方法、和super調用。
invokevirtual	虛方法分派（可被重寫的方法及final方法）。
invokeinterface	接口方法，在運行期間再確定一個實現該接口的對象。
invokedynamic	先在運行時動態解析調用點限定符所引用的方法，然后再執行該方法。Java 7 引入，用于支持動態語言特性，比如Lambda

表 調用方法的指令

方法調用指令和數據類型無關，而方法返回指令根據返回值類型區分，包括ireturn、lreturn、freturn、dreturn、areturn（返回值為對象、數組等引用類型）及return（返回值為void）。

1.3.1?類與實例的初始化

<clinit>	類（或接口）的靜態初始化方法。用于執行靜態變量的賦值和靜態代碼塊。 如果父類未初始化，會先觸發父類的clinit方法，但接口的clinit不會因為實現類的初始化而觸發（需要直接使用接口的靜態變量才觸發）。
<init>	對象的初始化方法，用于實例變量的賦值、實例代碼塊及構造器。 每個構造器對應一個init方法；子類構造器會隱式調用父類的init方法。

表 類與實例初始化方法

<clinit> 與<init>方法都是由編譯器自動生成，用戶無法調用。

2 方法調用

java 是一門靜態多分派（和接收者及參數有關）、動態單分派（只能接收者有關）的語言。

靜態分派：方法的靜態類型在編譯階段是可知的（如方法重載，取決于參數類型、數量及位置）。

動態分派：運行時類型要在運行期才可知（方法重寫，取決于執行對象的實際類型）。

2.1 虛方法表

JVM 在類初始化過程中，會為這個類維護一個虛擬方法表，存儲該類所有可被重寫的方法的入口地址。

虛方法表可理解為一個數組，每個數組元素（槽位）存儲的是方法的入口地址。

虛方法表創建步驟如下：

1）父類的方法按聲明順序占據虛方法表的固定槽位。

2）子類繼承父類的虛方法表，并保留父類方法的地址。

3）如果子類重寫了父類的方法，子類的虛方法中對應的槽位會被替換為子類方法的地址。

4）子類新增的方法追加到虛方法表的末尾。

例如 Animal類又兩個可重寫的方法sound和eat,Dog類繼承Animal類，并重寫了eat方法，又新增了一個方法wagTail。則這兩個類的虛方法表如下。

Animal類的虛方法表		Dog類的虛方法表
索引	方法地址	索引	方法地址
0	Animal.sound()	0	Animal.sound()
1	Animal.eat()	1	Dog.eat()
		2	Dog.wagTail()

表 Animal 與 Dog類的虛方法表

2.1.1 動態分派過程

當父類引用調用方法時，JVM執行步驟如下：

1. 獲取對象的實際類型。
2. 根據對象的實際類型查找對應的虛方法表。
3. 根據方法調用指令的操作數（虛方法表的索引），找到方法入口地址。
4. 執行對應方法。