java語言雖不是動態類型語言，但它具有動態特性，方法重寫是java語言動態特性的一個重要因素。本文將從虛擬機層次去理解方法重載和方法重寫的實現原理。
一、方法調用
在java語言中，方法調用是程序運行時最普遍、最頻繁的操作。方法調用不等同於方法執行。方法調用階段的唯一任務是確認本調用方法的版本，也就是確定被調用方法的直接引用。
方法調用的過程以編譯的Class文件爲起點，發生在類加載過程的解析階段，部分方法調用在程序運行階段才能完成。
根據方法調用過程的時間不同，可分爲解析和分派兩類。
關於方法調用的字節碼指令有5個：
- invokestatic：調用靜態方法
- invokespecial：調用實例構造器<init>方法、私有方法和父類方法。
- invokevirtual：調用所有虛方法
- invokeinterface：調用接口方法，會在運行時再確定一個實現此接口的對象。
- invokedynamic：先在運行時動態解析出調用點限定符所引用的方法，再執行該方法。
1、解析
所有方法調用中的目標方法在Class文件中都是一個常量池中的符號引用，在類加載的解析階段，會將一部分符號引用轉化爲直接引用。這類方法在程序運行前就已確定了一個調用版本，並且這個版本在程序運行期間不可變，這類方法調用過程成爲“解析”。
只能被invokestatic和invokespecial指令調用的方法，都可以在解析階段確定唯一的調用版本，符合這一條件的有靜態方法、私有方法、實例構造器、父類方法四種。這些方法成爲“非虛方法”，其他方法都成爲“虛方法”（final方法除外）。
解析調用是一個完全靜態的過程，在編譯期間就完全確定，在類加載階段會把所涉及的符號引用全部轉化爲可確定的直接引用，不會延遲到運行期間去完成。而分派則可能是靜態的也可能是動態的。
2、分派
分派也是方法調用的一種重要方法，它分爲靜態分派和動態分派，分別對應多態性的兩種基本體現：重載和重寫。
1）靜態分派
要理解靜態分派，先來看一道關於重載的題目：
public class TestStaticDispatch {
static abstract class Pet{}
static class Dog extends Pet{}
static class Cat extends Pet{}
public void feed(Pet pet){
System.out.println(" feed pet");
}
public void feed(Dog dog){
System.out.println(" feed dog");
}
public void feed(Cat cat){
System.out.println(" feed cat");
}
public static void main(String[] args) {
TestStaticDispatch tsd = new TestStaticDispatch();
Pet dog = new Dog();
Pet cat = new Cat();
tsd.feed(dog);
tsd.feed(cat);
}
}
運行結果：
feed pet
feed pet
在以下這行代碼中：Pet dog = new Dog(); “Pet”稱爲變量的“靜態類型”，或者叫“外觀類型”，“Dog”稱爲變量的實際類型，當發生類型變化時，靜態類型的變化在編譯期可知，而實際類型需要到運行期間纔可確定。編譯期在編譯期間並不知道變量的實際類型是什麼，所以java提供強制類型轉化的語法。
在代碼中，main()方法兩次調用feed()方法，方法接受者已確定爲“tsd”，在編譯階段，編譯期選擇參數的靜態類型而不是實際類型作爲判斷依據，來決定使用方法的哪個重載版本。這種依賴靜態類型定位方法執行版本的分派動作稱爲“靜態分派”。靜態分派的典型應用是方法重載。
重載方法優先級
在java中，有些字面量不需要進行顯示的類型定義。如：
import java.io.Serializable;
public class TestOverloadPriority {
public static void sayHello(Object arg){
System.out.println("hello Object");
}
public static void sayHello(int arg){
System.out.println("hello int");
}
public static void sayHello(long arg){
System.out.println("hello long");
}
public static void sayHello(char arg){
System.out.println("hello char");
}
public static void sayHello(Character arg){
System.out.println("hello Character");
}
public static void sayHello(Serializable arg){
System.out.println("hello Serializable");
}
public static void sayHello(char ... arg){
System.out.println("hello char ...");
}
public static void main(String[] args) {
TestOverloadPriority.sayHello('a');
}
}
運行結果：
hello char
參數’a’默認爲char類型，所以調用重載方法的sayHello(char arg)方法。如果去掉這個重載方法，
運行結果：
hello int
這時發生了一次自動類型轉換，'a’轉爲十進制數值97，參數類型爲int，再去掉這個重載方法，
運行結果：
hello long
int類型可自動類型轉換爲long類型，再去掉這個重載方法，
運行結果：
hello Character
自動裝箱，char類型轉化爲char的包裝類型Character，再去掉這個重載方法，
運行結果：
hello Serializable
java.lang.Character實現了java.lang.Serializable接口，自動轉化爲Serializable接口類型，再去掉這個重載方法，
運行結果：
hello Object
子類轉型爲父類，再去掉這個重載方法，
運行結果：
hello char …
可變長參數，優先級最低。
由上面的測試，重載的優先級不言而喻。
注意：靜態分派和解析並不是二選一的排他關係。
2、動態分派
動態分派和多態的另一個重要體現：重寫，有密切的關聯。先看題目:
public class TestDynamicDispatch {
static abstract class Pet{
protected abstract void feed();
}
static class Dog extends Pet{
@Override
protected void feed() {
System.out.println("feed dog");
}
}
static class Cat extends Pet{
@Override
protected void feed() {
System.out.println("feed cat");
}
}
public static void main(String[] args) {
Pet dog = new Dog();
Pet cat = new Cat();
dog.feed();
cat.feed();
dog = new Cat();
dog.feed();
}
}
運行結果：
feed dog
feed cat
feed cat
從結果可以看出，方法重寫已經不會再根據變量的靜態類型來決定調用方法的版本了，而應該是根據變量的實際類型。這種情況下會用到字節碼指令invokevirtual，invokevirtual指令的運行解析過程大致分爲以下幾個步驟：
- 找到操作數棧頂的第一個元素所指向的對象的實際類型，記做C
- 如果在類型C中找到與常量中的描述符和簡單名稱都相符的方法，則進行訪問權限校驗，如果通過則返回這個方法的直接引用，查找結束；如果不通過，則返回java.lang.IllegalAccessError異常。
- 否則，按照繼承關係從下往上依次對C的各個父類進行第2步的搜索及驗證。
- 如果始終沒有找到合適的方法，則拋出java.lang.AbstractMethodError異常。
invokevirtual指令執行的第一步就是在運行期間確定方法接收者的實際類型，也就是把常量池中的符號引用解析道不同的直接引用上，這個過程也就是方法中邪的本質。也就是動態分派的過程。
動態分派的實現與優化
由於動態分派是非常頻繁的動作，虛擬機的實際實現會基於性能的考慮，做一些優化手段。最常用的優化手段就是在類的方法區簡歷一個“虛方法表”，使用虛方法表索引來替代元數據查找以提高性能。
虛方法表中存放着各個方法的實際入口地址。如果子類沒有重寫父類方法，那麼虛方法表裏的方法入口都指向父類的方法入口地址。
方法表一般在類加載的連接階段進行初始化，準備了類的變量初始值後，虛擬機會把該類的方法表也初始化。
不同虛擬機的優化手段可能不同，還有兩種比較激進的優化手段:"內聯緩存"和“守護內聯”。