虚函数表（vtable/Virtual Table/Virtual Method Table）

本文只是拿Java代码做说明的例子，不代表Java的vtable是这样实现的

虚函数表，又称 virtual method table (VMT), virtual function table, virtual call table, dispatch table, vtable, or vftable。是一种用于支持dynamic dispatch（或称为run-time method binding）的机制。而动态转发则是实现多态中重要一环——方法重写——的重要机制。

考虑下面代码：

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class Super {
  void test() {}
}
class Derived extends Super {
  void test() {
  }
}

Super s = ...;
s.test();

s.test()所调用的是Super#test()还是Derived#test()在编译期是无法知道，因为s指向的真正类型可能是Super也可能是Derived，那么s.test()到底调用那个类的test方法只能在运行时知道，那么是如何知道的呢？答案是依靠vtable。

每个类都有一张vtable，vtable里记录了每个虚方法（PS. 在Java中除static、<init>、<clinit>、final method之外的都是虚方法）的偏移量及内存地址。父类的vtable的内容会在子类vtable中复制一份，并且保持相同的偏移量，方法的内存地址则要看子类是否覆盖了父类方法而定。下面是vtable布局大致概念：

Object vtable

Super vtable

Derived vtable

可以看到Super虽然没有覆盖Object类的toString()、hashcode()，但是其vtable中依然有这两个函数，且偏移量和地址与Object vtable一样。Derived的test()方法偏移量与Super的test()方法偏移量一样，但是地址不同，因为Derived覆盖了test()方法。

当s.test()时做了这么几件事情：

1. 获得s所指向的类的vtable
2. 在vtable中找到test()方法条目里所记载的地址
3. 调用该地址的函数

所以虚方法的调用要比直接调用多了几个步骤，对于性能是有损失的。

那么能够想到的优化方法是记录Derived#test()方法的偏移量，那么当下一次调用的时候就变成了：

1. 获得s所指向的类的vtable
2. 发现本次是找Derived#test()，上次记录了该方法在vtable中的偏移量是2
3. 调用偏移量2的条目的内存地址上的函数

参考资料

• Virtual method table
• 12.5 — The virtual table