示例代码

package polymorphism;

import java.io.IOException;

/**
 * 演示多态
 * 运行时需要加上禁用指针压缩JVM参数：-XX:-UseCompressedOops -XX:-UseCompressedClassPointers
 */
public class Polymorphism {

    public static void test(Animal animal) {
        animal.eat();
        System.out.println(animal);
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        test(new Cat());
        test(new Dog());
        System.in.read();
    }
}

abstract class Animal {
    public abstract void eat();

    @Override
    public String toString() {
        return "我是" + this.getClass().getSimpleName();
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("啃骨头");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃老鼠");
    }
}

分析

1. jdk8环境切换到jdk安装目录运行java -cp .\lib\sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB，点击左上角File -> Attach to HotSpot process，输入进程号；随后左上角Tools -> Find Object by Query，输入select d from polymorphism.Dog d，点击输出的地址，就可以看到类的内存布局信息，如图所示：

   下面是图片信息解释：
   

   __mark

   • 含义：这是 对象头中的标记字（Mark Word），用于存储对象的运行时信息。
   • 作用：
     • 存储对象的哈希码（hashCode）
     • 锁状态（无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁）
     • 垃圾回收信息（如分代年龄）
   • 示例中值为 1 的解释：
     • 通常表示对象处于 无锁状态（biasable, no lock）
     • 在 64 位 JVM 中，如果 __mark 是 1，可能表示：
       • 对象的哈希码还未被计算（hashCode 为 0）
       • 对象是可偏向但未偏向的状态

   __metadata_klass

   • 含义：这是 指向对象所属类元数据的指针。

   • 作用：

     • 指向该对象的类信息（InstanceKlass 结构）
     • 包含类的所有元数据：方法、字段、常量池、父类、接口等

   • 示例中的值：

     text

     bash 复制代码

     InstanceKlass for polymorphism/Dog

     • 表示该对象是 polymorphism.Dog 类的实例
     • 通过这个指针，JVM 知道这个对象有哪些方法、字段和类型信息

2. 查看内存地址
   点击左上角Windows -> console，输入mem 0x00000243c9e80f00 2，回车，输入信息如下：

   bash 复制代码

   mem 0x00000243c9e80f00 2
   0x00000243c9e80f00: 0x0000000000000001 
   0x00000243c9e80f08: 0x0000024476cb1520 
   
   hsdb> 

   0x0000024476cb1520就是类型指针，点击左上角tools -> Insprctor，输入地址就可以查看具体信息，如图所示：
   

3. 查看虚方法表
   JVM使用C++实现的，多态的实现机制与C++的差不多，都会维护一份虚函数表，这个表记录了多态函数的地址。根据类的基地址加上1B8就是虚函数表的地址，即1520+1B8 = 16D8，将上图Inspector中的地址后四位改成16D8，在windows -> console中输入mem 0x0000024476cb16D8 6，这里的6是前面类内存布局中的虚函数表大小 ，回车后就可以看到虚函数表的函数详细地址，

   bash 复制代码

   mem 0x0000024476cb16D8 6
   0x0000024476cb16d8: 0x00000244768b1b10 
   0x0000024476cb16e0: 0x00000244768b15e8 
   0x0000024476cb16e8: 0x0000024476cb0a70 
   0x0000024476cb16f0: 0x00000244768b1540 
   0x0000024476cb16f8: 0x00000244768b1678 
   0x0000024476cb1700: 0x0000024476cb14c8 
   
   hsdb> 

4. 查表
   Dog类继承Animal，点击tools -> Class Brower输入Dog，就可以看到该类具体有哪些方法，如图所示：
   
   在调用方法时会通过对象找到对应的Class类，通过Class类找到虚方法表，最终表中函数所对应的地址去调用Dog类中的eat方法。

总结

当调用实例方法时，会执行<a href="https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se19/html/jvms-6.html#jvms-6.5.invokevirtual&quot;&gt;invokevirtual&lt;/a&gt;指令，

• 先通过栈帧中的对象引用找到对象

• 根据对象头获取到对象实际的Class(即JVM内部的Klass对象)

• 获取Class结构找到虚函数表vtable，虚方法表会在链接阶段根据方法重写规则生成

• 查表得到方法的具体地址

• 执行方法的字节码