Как устроены лямбды: вызов методов внутри JVM (2/4)

Одним летним утром мы обсудили Method Handle API.

А в первом осеннем посте сделаем полшага назад и посмотрим, как вызываются методы в JVM. Эта история тоже непростая, поэтому начнём с древних времён java 6.

Для разных методов компилятор генерирует разные байткод инструкции:

🍂 invokespecial - приватные методы, конструкторы и вызовы через super
🍂 invokestatic - статические методы
🍂 invokevirtual - public и protected методы
🍂 invokeinterface - вызов методов интерфейса

Байткод можно посмотреть, вызвав команду для скомпилированного файла:

javap -c -v UserInfo.class

При первом использовании файл с байткодом загружается с диска и регистрируется внутри JVM. Нам интересны четыре сущности:

1️⃣ ConstantPool - табличка из class-файла с именами полей, методов и аргументов. Выглядит как-то так:

#14=Utf8        Autumn
#16=Class       #18           
#17=NameAndType #19:#20 

2️⃣ Список байткод инструкций

29: getstatic     #39 
32: aload_3
33: invokevirtual #45

Все конкретные методы и аргументы обозначаются через ссылки из Constant Pool.

3️⃣ Табличка виртуальных методов для класса

4️⃣ Табличка с интерфейсами и реализациями

Таблицы 3 и 4 лежат внутри JVM в особой структуре, чтобы по ним было легко перемещаться.

Каждый из invoke* методов работает по своему алгоритму. Понятно, что для protected метода нужно походить по иерархии, а для приватного это не нужно.

Что тут важно: все структуры строятся при загрузке класса и больше не меняются.

В Java 7 в JVM добавилась инструкция invokedynamic для поддержки динамических языков.

Зачем в JVM поддержка других языков? А потому что JVM - очень развитая и крутая:

🍁 Кроссплатформенность - берёт на себя работу с операционной системой и даёт заняться чистейшим программированием
🍁 Изоляция - можно безопасно запускать несколько приложений
🍁 JIT компиляторы
🍁 Поддержка многопоточности, сборщики мусора, рефлекшн

Думаете, у всех такое есть? А вот и нет.

Но есть один недостаток. JVM совершенно не приспособлена под динамические языки - JavaScript, Python, Ruby. Все invoke* методы должны заранее знать все классы и типы аргументов.

Поэтому в JVM добавили новую инструкцию invokedynamic. А о том, как она работает, поговорим в пятницу.