5、JVM中的方法调用

1、虚拟机运行时栈帧结构

栈帧在JVM中属于线程私有的区域，用来存储方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和完成出口，每一个方法从调用开始到执行完毕，都对应着一个栈帧在虚拟机栈里从入栈到出栈的过

 程序编译的时候，栈帧需要多大的局部变量表、多深的操作数栈都已经完全确定了，并且写入到方法表的code属性中，因此一个栈帧分配的内存不会受到运行时变量的影响，只取决于虚拟机的具体实现

2、虚拟机运行时方法调用

方法调用并不是方法执行，方法调用的过程是为了来确定将要执行的方法，没有涉及到方法内部逻辑的具体运行，程序编译成Class文件时文件中不会包含连接的步骤，一切方法的调用在Class文件中都是以符号引用来存储的，而不是方法的直接引用，这时Java具有了强大的扩展性，需要在类加载的期间，甚至到运行期间才能确定方法的直接引用

因为class文件中方法的调用都是以符号引用来存储的，所以需要把符号引用替换成直接引用，这个替换的过程就是解析调用，class文件进行解析的前提是编译期可知，运行期不可变，方法在编译时有一个可确定的调用版本，并且这个版本在运行时是不可变的

Java中符合这个前提的方法主要时静态方法和私有方法，静态方法与方法的类型直接关联，私有方法在外部不可以被访问，这两种方法不可能通过继承或者重写等方式产生其他版本，它们都适合在类加载的阶段进行解析，Java虚拟机中提供了5条方法调用字节码指令：

invokestatic       调用静态方法

invokespecial    调用实例构造器<init>方法、私有方法和super关键字

invokevirtual      调用非私有实例方法，比如 public 和 protected，大多数方法调用属于这一种

invokeinterface  调用接口方法，会在运行时再确定实现这个接口的对象

invokedynamic  调用动态方法

invokestatic、invokespecial、invokevirtual、invokeinterface这四条指令的分派方法是固定在虚拟机中的，invokedynamic指令的分派逻辑是由程序员设定的引导方法决定的

在解析调用阶段中就可以确定有唯一的版本，在类加载的时候把符号引用解析为直接引用的方法叫做非虚方法，满足非虚方法条件的方法有静态方法、私有方法、实例构造器、父类方法4种，这些方法都能被invokestatic、invokespecial指令调用

分派调用，体现Java中的继承、封装、多态的特性，分派调用与解析调用不同的是，它不仅是静态的也可以是动态的，根据分派依据可以分为单分派和多分派，进行组合一个有四类：静态单分派、静态多分派、动态单分派、动态多分派

 1 public class TNIO {
 2     static abstract class Father{};
 3     static class Boy extends Father{};
 4     static class Girl extends Father{};
 5     public void say(Boy f){
 6         System.out.println("this is a son");
 7     }
 8 
 9     public void say(Girl f){
10         System.out.println("this is a girl");
11     }
12 
13     public static void main(String[] args) {
14        //Father 就是变量的静态类型 Boy就是变量的实际类型
15         Father f1 = new Boy();
16         Father f2 = new Girl();
17         TNIO tnio = new TNIO();
18         tnio.say(f1);
19         tnio.say(f2);
20     }
21 
22 }

依赖于静态类型来定位方法执行版本的操作叫做静态分派，常见于重载

运行期根据实际类型确定执行方法版本的操作叫做动态分派，常见于重写

3、动态语言

invokedynamic 这个字节码是比较复杂。和反射类似，它用于一些动态的调用场景，但它和反射有着本质的不同，效率也比反射要高得多，这个指令通常在 Lambda 语法中出现

1 public class TNIO {
2     public static void main(String[] args) {
3         new Thread(()->{
4             System.out.println("this is a thread");
5         }).start();
6     }
7 
8 }

 invokedynamic 指令的底层，是使用方法句柄（MethodHandle）来实现的。方法句柄是一个能够被执行的引用，它可以指向静态方法和实例方法，以及虚构的 get 和 set 方法

MethodHandle 就是方法句柄，通过这个句柄可以调用相应的方法，调用方法的流程为：
(1) 创建 MethodType,获取指定方法的签名（出参和入参）

(2) 在 Lookup 中查找 MethodType 的方法句柄 MethodHandle

(3) 传入方法参数通过 MethodHandle 调用方法

MethodType 表示一个方法类型的对象，每个 MethodHandle 都有一个 MethodType 实例，MethodType 用来指明方法的返回类型和参数类型，其有多个工厂方法的重载

MethodHandle.Lookup 可以通过相应的 findxxx 方法得到相应的 MethodHandle，相当于 MethodHandle 的工厂方法。查找对象上的工厂方法对应于方法、构造函数和字段的所有主要用例

findStatic 相当于得到的是一个 static 方法的句柄（类似于 invokestatic 的作用）， findVirtual 找的是普通方法（类似于 invokevirtual 的作用）

其中需要注意的是 invoke 和 invokeExact,前者在调用的时候可以进行返回值和参数的类型转换工作，而后者是精确匹配的，所以一般在使用是，往往 invoke 使用比 invokeExact 要多，因为 invokeExact 如果类型不匹配，则会抛错

Lambda 表达式的捕获与非捕获

当 Lambda 表达式访问一个定义在 Lambda 表达式体外的非静态变量或者对象时，这个 Lambda 表达式称为“捕获的”，那么“非捕获”的 Lambda 表达式来就是 Lambda 表达式没有访问一个定义在 Lambda 表达式体外的非静态变量或者对象

Lambda 表达式是否是捕获的和性能悄然相关，一个非捕获的 lambda 通常比捕获的更高效，非捕获的 lambda 只需要计算一次. 然后每次使用到它都会返回一个唯一的实例。而捕获的 lambda 表达式每次使用时都需要重新计算一次，而且从目前实现来看，它很像实例化一个匿名内部类的实例

lambda 最差的情况性能内部类一样， 好的情况肯定比内部类性能高

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