JVM的五个 invoke 指令详解

概述

Java 虚拟机 (JVM) 是 Java 语言的核心组件之一，负责执行 Java 字节码。在 JVM 中，invoke 指令用于执行方法调用。本文将详细介绍 JVM 设计的五个 invoke 指令，包括它们的作用和应用场景。

invoke 指令概览

JVM 设计了五个 invoke 指令，分别是：

• invokespecial
• invokevirtual
• invokestatic
• invokeinterface
• invokedynamic

1. invokespecial

invokespecial 用于调用实例初始化方法（构造函数）、私有方法或父类方法。它不支持动态分派，而是根据编译期确定的方法进行调用。
示例代码：

package org.hbin.invoke;/*** @author Haley* @version 1.0* 2024/8/23*/
public class InvokeSpecialTest extends ParentObject{private void test() {// 调用构造方法new Object();new InvokeSpecialTest();// 调用私有方法privateMethod();// 调用父类方法super.doSomeThing();}private void privateMethod() {}
}class ParentObject {void doSomeThing() {}
}

2. invokevirtual

invokevirtual 用于调用实例方法，它支持动态分派，即在运行时根据实际对象类型来决定调用哪个方法。这是最常用的 invoke 指令之一。
示例代码：

package org.hbin.invoke;/*** @author Haley* @version 1.0* 2024/8/23*/
public class InvokeNormalMethodTest {public static void main(String[] args) {// 调用toStringnew Object().toString();InvokeNormalMethodTest instance = new InvokeNormalMethodTest();// 调用test1和test2instance.test1();instance.test2(1);}void test1() {}public int test2(int num) {return 0;}public int test2(int num1, int num2) {return 0;}
}

3. invokestatic

invokestatic 用于调用静态方法。它同样不支持动态分派，而是根据编译期确定的方法进行调用。
示例代码：

package org.hbin.invoke;/*** @author Haley* @version 1.0* 2024/8/23*/
public class InvokeStaticMethodTest {public static void main(String[] args) {add(1);add(Integer.valueOf(1));add(1, 2);}public static void add(int num) {}public static void add(Integer a) {}public static void add(int a, int b) {}
}

4. invokeinterface

invokeinterface 用于调用接口方法。它支持动态分派，并且支持查找实现类中的默认方法。
示例代码：

package org.hbin.invoke;import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;/*** @author Haley* @version 1.0* 2024/8/23*/
public class InvokeInterfaceTest {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();Map<String, String> map = new HashMap<>();list.add("a");map.put("a", "1");}
}

5. invokedynamic

invokedynamic 是一个相对较新的指令，引入于 Java 7。它用于支持动态类型语言的调用约定，允许在运行时动态解析方法引用，并支持动态生成的类和方法。常用于lambda表达式、反射、CGLib、ASM或其他动态语言scala、Kotlin等场景。
示例代码：

package org.hbin.invoke;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @author Haley* @version 1.0* 2024/8/23*/
public class InvokeDynamicTest {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.forEach(e -> {});list.stream().map(x -> x.trim());Runnable r = () -> {};}
}

总结

invoke 指令在 JVM 中扮演着至关重要的角色，它们负责执行方法调用。理解这些指令的作用和应用场景对于深入理解 Java 字节码和 JVM 的工作原理非常重要。