Java接口在内部是如何实现的？（虚函数表？）

Question

Java接口在内部是如何实现的？（虚函数表？）

javainterfaceinternalsvtablelanguage-implementation

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C++有多重继承。在汇编级别上，多重继承的实现可能非常复杂，但是网上有很好的描述，说明通常如何完成这个过程（vtables、指针修复、thunks等）。

Java没有多重实现继承，但它确实有多重接口继承，因此我认为一个类只有一个vtable的简单实现无法实现这一点。Java内部如何实现接口呢？

我意识到，与C++相反，Java是Jit编译的，因此不同的代码片段可能会被不同地优化，并且不同的JVM可能会以不同的方式处理事情。那么，是否有许多JVM遵循的一般策略？或者有人知道特定JVM的实现吗？

此外，JVM经常去虚拟化和内联方法调用，在这种情况下，根本没有涉及vtable或等效物，因此询问实际实现虚拟/接口方法调用的汇编序列可能没有意义，但我假设大多数JVM仍然保留某种类的普通表示形式，以便在他们无法将所有内容都去虚拟化时使用。这个假设是错误的吗？这个表示形式是否看起来像C++的vtable？如果是，接口是否有单独的vtable，如何将它们与类的vtable链接在一起？如果是，对象实例是否可以有多个vtable指针（指向类/接口vtable），就像C++中的对象实例一样？类类型和接口类型的引用到同一对象是否总是具有相同的二进制值，或者像C++中那样需要指针修复？

（供参考：这个问题类似于关于CLR的问题，这篇MSDN文章中似乎有一个很好的解释，不过可能已经过时了。我没有找到任何类似的Java资料。） 编辑：

我的意思是“implements”是指“GCC编译器如何实现整数加法/函数调用/等”，而不是“Java类ArrayList实现了List接口”的意思。
我知道这在JVM字节码级别上是如何工作的，我想知道的是在加载类文件并编译字节码后JVM生成什么样的代码和数据结构。

- JanKanis

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你提到了接口继承和实现继承。实现继承比较困难，因为你需要有一个定义好的搜索顺序。接口继承更简单。你只需要一个包含所有需要被实现的方法签名映射表，无需搜索顺序（因为它没有任何实现）。在那里没有顺序。 - extraneon

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Martin v. Löwis · Accepted Answer

HotSpot JVM的主要特点是内联缓存。这并不意味着目标方法被内联，而是意味着在JIT代码中放置了一种假设，即将来对虚拟或接口方法的每个调用都会针对完全相同的实现（即调用站点是单态）。在这种情况下，编译进机器代码的是一个检查，检查假设是否实际成立（即目标对象的类型是否与上次相同），然后直接传递控制到目标方法 - 完全没有涉及任何虚拟表。如果断言失败，则可能尝试将其转换为巨型调用站点（即具有多个可能的类型）; 如果这也失败了（或者如果这是第一次调用），则执行常规冗长的查找，使用vtables（用于虚拟方法）和itables（用于接口）。

编辑：Hotspot Wiki有关于vtable和itable stubs的更多细节。在多态情况下，它仍然将内联缓存版本放入调用站点。但是，该代码实际上是一个存根，用于在vtable或itable中进行查找。对于每个vtable偏移量（0、1、2、...），都有一个vtable存根。接口调用在查找给定偏移量的itable之前，会在itable数组上添加一个线性搜索。