浅谈JVM系列之JIT中的Virtual|浅谈JVM系列之JIT中的Virtual Call 浅谈JVM系列之JIT中的VirtualCal

Virtual Call和它的本质

Virtual Call和classic call

Virtual Call优化单实现方法的例子

Virtual Call优化多实现方法的例子

总结

Virtual Call和它的本质有用过PrintAssembly的朋友，可能会在反编译的汇编代码中发现有些方法调用的说明是invokevirtual，实际上这个invokevirtual就是Virtual Call。
Virtual Call是什么呢？
面向对象的编程语言基本上都支持方法的重写，我们考虑下面的情况：

private static class CustObj{public void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj is very good!"); }}}private static class CustObj2 extendsCustObj{public final void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj2 is very good!"); }}}

我们定义了两个类，CustObj是父类CustObj2是子类。然后我们通一个方法来调用他们：

public static void doWithVMethod(CustObj obj){obj.methodCall(); }

因为doWithVMethod的参数类型是CustObj，但是我们同样也可以传一个CustObj2对象给doWithVMethod。
怎么传递这个参数是在运行时决定的，我们很难在编译的时候判断到底该如何执行。
那么JVM会怎么处理这个问题呢？
答案就是引入VMT(Virtual Method Table)，这个VMT存储的是该class对象中所有的Virtual Method。
然后class的实例对象保存着一个VMT的指针，执行VMT。

浅谈JVM系列之JIT中的Virtual|浅谈JVM系列之JIT中的Virtual Call

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程序运行的时候首先加载实例对象，然后通过实例对象找到VMT，通过VMT再找到对应的方法地址。

Virtual Call和classic call
Virtual Call意思是调用方法的时候需要依赖不同的实例对象。而classic call就是直接指向方法的地址，而不需要通过VMT表的转换。
所以classic call通常会比Virtual Call要快。
那么在java中是什么情况呢？
在java中除了static, private和构造函数之外，其他的默认都是Virtual Call。

Virtual Call优化单实现方法的例子有些朋友可能会有疑问了，java中其他方法默认都是Virtual Call，那么如果只有一个方法的实现，性能不会受影响吗？
不用怕，JIT足够智能，可以检测到这种情况，在这种情况下JIT会对Virtual Call进行优化。
接下来，我们使用JIT Watcher来进行Assembly代码的分析。
要运行的代码如下：

public class TestVirtualCall {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CustObj obj = new CustObj(); for (int i = 0; i < 10000; i++){doWithVMethod(obj); }Thread.sleep(1000); }public static void doWithVMethod(CustObj obj){obj.methodCall(); }private static class CustObj{public void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj is very good!"); }}}}

上面的例子中我们只定义了一个类的方法实现。

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在JIT Watcher的配置中，我们禁用inline,以免inline的结果对我们的分析进行干扰。
如果你不想使用JIT Watcher,那么可以在运行是添加参数-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -XX:-Inline，这里使用JIT Watcher是为了方便分析。
好了运行代码：
运行完毕，界面直接定位到我们的JIT编译代码的部分，如下图所示：

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obj.methodCall相对应的byteCode中，大家可以看到第二行就是invokevirtual，和它对应的汇编代码我也在最右边标明了。
大家可以看到在invokevirtual methodCall的最下面，已经写明了optimized virtual_call,表示这个方法已经被JIT优化过了。
接下来，我们开启inline选项，再运行一次：

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大家可以看到methodCall中的System.currentTimeMillis已经被内联到methodCall中了。
因为内联只会发生在classic calls中，所以也侧面说明了methodCall方法已经被优化了。

Virtual Call优化多实现方法的例子上面我们讲了一个方法的实现，现在我们测试一下两个方法的实现：

public class TestVirtualCall2 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CustObj obj = new CustObj(); CustObj2 obj2 = new CustObj2(); for (int i = 0; i < 10000; i++){doWithVMethod(obj); doWithVMethod(obj2); }Thread.sleep(1000); }public static void doWithVMethod(CustObj obj){obj.methodCall(); }private static class CustObj{public void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj is very good!"); }}}private static class CustObj2 extendsCustObj{public final void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj2 is very good!"); }}}}

上面的例子中我们定义了两个类CustObj和CustObj2。
再次运行看下结果，同样的，我们还是禁用inline。

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大家可以看到结果中，首先对两个对象做了cmp，然后出现了两个优化过的virtual call。
这里比较的作用就是找到两个实例对象中的方法地址，从而进行优化。
那么问题来了，两个对象可以优化，三个对象，四个对象呢？
我们选择三个对象来进行分析：

public class TestVirtualCall4 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CustObj obj = new CustObj(); CustObj2 obj2 = new CustObj2(); CustObj3 obj3 = new CustObj3(); for (int i = 0; i < 10000; i++){doWithVMethod(obj); doWithVMethod(obj2); doWithVMethod(obj3); }Thread.sleep(1000); }public static void doWithVMethod(CustObj obj){obj.methodCall(); }private static class CustObj{public void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj is very good!"); }}}private static class CustObj2 extendsCustObj{public final void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj2 is very good!"); }}}private static class CustObj3 extendsCustObj{public final void methodCall(){if(System.currentTimeMillis()== 0){System.out.println("CustObj3 is very good!"); }}}}

运行代码，结果如下：

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总结本文介绍了Virtual Call和它在java代码中的使用，并在汇编语言的角度对其进行了一定程度的分析。
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