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Java检查子类型关系的实现

Java代码中经常涉及到的是检查两个类之间的继承关系，因此其实现方式将会对程序的整体性能代码较大影响。

以 A instanceof B 来说，最简单的实现方式是将父类、父接口放在一维数组中，再遍历一遍。这种方式实现简单，但是性能不咋地。

在hotspot中的实现方式是将父类和父接口区分开，较深的继承关系和较浅的继承关系区分开，针对”较浅的父类继承”做优化，其余情况（接口继承和较深的父类继承）则通过线性扫描处理:

Object

在扫描子类的完整继承树之前，可以做一些优化判断，剔除明显不需要扫描继承树的情况

B 本身的继承深度浅，且 A 没有继承 B
A == B

除却以上情况，再进行完整继承树的扫描。这种处理方式，能够较好的应对绝大部分应用场景。第2种情况好说，下面专门说说第1种情况。

从具体实现上看，hotspot定义了两种类型：

restricted primary class
- 若 T 表示类 原生类型数组 或 原生类型包装类数组 数组时，并且 T 的继承树深度小于 指定阈值 时，则称 T 为 restricted primary class
restricted secondary type :
- 除了 restricted primary class 之外的，都是 restricted secondary type

定义类的数据结构如下(这里去掉了与本主题无关的字段):

jint _primary_super_limit = 8

class Klass {
    juint           _super_check_offset;        
    Klass*          _secondary_super_cache;
    Array<Klass*>*  _secondary_supers;
    Klass*          _primary_supers[_primary_super_limit];
    Klass*          _super;
}

其中变量 _primary_super_limit 表示有限继承树的深度。变量 _super_check_offset 在两种类型下表示不同的含义。

restricted primary class : 表示当前类型在有限继承树中的索引位置，若不在有限继承树中，则置为 _primary_super_limit 。
restricted secondary type : 表示字段 _secondary_super_cache 相对于当前对象的偏移位置。

假设 A 继承 M ， M 继承 Object ，则 A 的继承树如下：

Object  -> 0
M       -> 1
A       -> 2

此时 _super_check_offset 的值为 2 。

回到前面的问题，若 B 本身的继承深度浅，且 A 没有继承 B ，则可以判断目标类型 _super_check_offset 的值和当前类型的 _secondary_super_cache 偏移是否相同（这个值其实是个编译时常量）。

若不同，则说明 _super_check_offset 的值表示 B 在继承树中的索引位置，但由于前面已经判断过 B 不在 A 的有限继承树中，因此说明 A 没有继承自 B
若相同，判断一下 A 和 B 是否相同，若不相同，只能再通过遍历 _secondary_supers 来判断了。

完整的继承关系判断方法实现如下:

bool is_subtype_of(Klass* k) const {
    juint    off = k->super_check_offset();
    Klass* sup = *(Klass**)( (address)this + off );
    const juint secondary_offset = in_bytes(secondary_super_cache_offset());
    if (sup == k) {
        return true;
    } else if (off != secondary_offset) {
        return false;
    } else {
        return search_secondary_supers(k);
    }
}