方法返回地址以及栈帧中的附加信息

比眉伴天荒 2021-07-24 20:52 297阅读 0赞

# 一 方法返回地址 #

## 1 点睛 ##

存放调用该方法的 pc 寄存器的值。

一个方法的结束，有两种方式。

*  正常执行完成。
 *  出现未处理的异常，非正常退出。

无论通过哪种方式退出，在方法退出后都返回到该方法被调用的位置。方法正常退出时，调用者的pc计数器的值作为返回地址，即调用该方法的指令的下一条指令的地址。而通过异常退出的，返回地址是要通过异常表来确定，栈帧中一般不会保存这部分信息。

当一个方法开始执行后，只有两种方式可以退出这个方法。

a 执行引擎遇到任意一个方法返回的字节码指令（return），会有返回值传递给上层的方法调用者，简称正常完成出口。

*  一个方法在正常调用完成之后，究竟需要使用哪一个返回指令，还需要根据方法返回值的实际数据类型而定。
 *  在字节码指令中，返回指令包含ireturn（当返回值是boolean，byte，char，short和int类型时使用），lreturn（Long类型），freturn（Float类型），dreturn（Double类型），areturn。另外还有一个return指令声明为void的方法，实例初始化方法，类和接口的初始化方法使用。

b 在方法执行过程中遇到异常（Exception），并且这个异常没有在方法内进行处理，也就是只要在本方法的异常表中没有搜索到匹配的异常处理器，就会导致方法退出，简称异常完成出口。

方法执行过程中，抛出异常时的异常处理，存储在一个异常处理表，方便在发生异常的时候找到处理异常的代码

![20210705185620848.png][]

## 2 代码 ##

import java.io.FileReader;
    import java.io.IOException;
    import java.util.Date;
    
    /**
    * 返回指令包含ireturn（当返回值是 boolean、byte、char、short和int类型时使用）、
    * lreturn、freturn、dreturn以及areturn，
    * 另外还有一个return指令供声明为void的方法、
    * 实例初始化方法、类和接口的初始化方法使用。
    */
    public class ReturnAddressTest {
        public boolean methodBoolean() {
            return false;
        }
    
        public byte methodByte() {
            return 0;
        }
    
        public short methodShort() {
            return 0;
        }
    
        public char methodChar() {
            return 'a';
        }
    
        public int methodInt() {
            return 0;
        }
    
        public long methodLong() {
            return 0L;
        }
    
        public float methodFloat() {
            return 0.0f;
        }
    
        public double methodDouble() {
            return 0.0;
        }
    
        public String methodString() {
            return null;
        }
    
        public Date methodDate() {
            return null;
        }
    
        public void methodVoid() {
        }
    
    
        static {
            int i = 10;
        }
    
        public void method2() {
            methodVoid();
            try {
                method1();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public void method1() throws IOException {
            FileReader fis = new FileReader("atguigu.txt");
            char[] cBuffer = new char[1024];
            int len;
            while ((len = fis.read(cBuffer)) != -1) {
                String str = new String(cBuffer, 0, len);
                System.out.println(str);
            }
            fis.close();
        }
    }

## 3 解析后的结果 ##

public boolean methodBoolean();
        descriptor: ()Z
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: iconst_0
             1: ireturn
          LineNumberTable:
            line 15: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
      public byte methodByte();
        descriptor: ()B
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: iconst_0
             1: ireturn
          LineNumberTable:
            line 19: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public short methodShort();
        descriptor: ()S
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: iconst_0
             1: ireturn
          LineNumberTable:
            line 23: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public char methodChar();
        descriptor: ()C
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: bipush        97
             2: ireturn
          LineNumberTable:
            line 27: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       3     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public int methodInt();
        descriptor: ()I
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: iconst_0
             1: ireturn
          LineNumberTable:
            line 31: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public long methodLong();
        descriptor: ()J
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=2, locals=1, args_size=1
             0: lconst_0
             1: lreturn
          LineNumberTable:
            line 35: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public float methodFloat();
        descriptor: ()F
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: fconst_0
             1: freturn
          LineNumberTable:
            line 39: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public double methodDouble();
        descriptor: ()D
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=2, locals=1, args_size=1
             0: dconst_0
             1: dreturn
          LineNumberTable:
            line 43: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public java.lang.String methodString();
        descriptor: ()Ljava/lang/String;
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: aconst_null
             1: areturn
          LineNumberTable:
            line 47: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public java.util.Date methodDate();
        descriptor: ()Ljava/util/Date;
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=1
             0: aconst_null
             1: areturn
          LineNumberTable:
            line 51: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       2     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public void methodVoid();
        descriptor: ()V
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=0, locals=1, args_size=1
             0: return
          LineNumberTable:
            line 56: 0
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       1     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
    
    
      public void method2();
        descriptor: ()V
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=1, locals=2, args_size=1
             0: aload_0
             1: invokevirtual #2                  // Method methodVoid:()V
             4: aload_0
             5: invokevirtual #3                  // Method method1:()V
             8: goto          16
            11: astore_1
            12: aload_1
            13: invokevirtual #5                  // Method java/io/IOException.printStackTrace:()V
            16: return
          Exception table:
             from    to  target type
                 4     8    11   Class java/io/IOException
          LineNumberTable:
            line 63: 0
            line 65: 4
            line 68: 8
            line 66: 11
            line 67: 12
            line 69: 16
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
               12       4     1     e   Ljava/io/IOException;
                0      17     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
          StackMapTable: number_of_entries = 2
            frame_type = 75 /* same_locals_1_stack_item */
              stack = [ class java/io/IOException ]
            frame_type = 4 /* same */
    
    
      public void method1() throws java.io.IOException;
        descriptor: ()V
        flags: ACC_PUBLIC
        Code:
          stack=5, locals=5, args_size=1
             0: new           #6                  // class java/io/FileReader
             3: dup
             4: ldc           #7                  // String atguigu.txt
             6: invokespecial #8                  // Method java/io/FileReader."<init>":(Ljava/lang/String;)V
             9: astore_1
            10: sipush        1024
            13: newarray       char
            15: astore_2
            16: aload_1
            17: aload_2
            18: invokevirtual #9                  // Method java/io/FileReader.read:([C)I
            21: dup
            22: istore_3
            23: iconst_m1
            24: if_icmpeq     50
            27: new           #10                 // class java/lang/String
            30: dup
            31: aload_2
            32: iconst_0
            33: iload_3
            34: invokespecial #11                 // Method java/lang/String."<init>":([CII)V
            37: astore        4
            39: getstatic     #12                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
            42: aload         4
            44: invokevirtual #13                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
            47: goto          16
            50: aload_1
            51: invokevirtual #14                 // Method java/io/FileReader.close:()V
            54: return
          LineNumberTable:
            line 72: 0
            line 73: 10
            line 75: 16
            line 76: 27
            line 77: 39
            line 78: 47
            line 79: 50
            line 80: 54
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
               39       8     4   str   Ljava/lang/String;
                0      55     0  this   Lcom/atguigu/java3/ReturnAddressTest;
               10      45     1   fis   Ljava/io/FileReader;
               16      39     2 cBuffer   [C
               23      32     3   len   I
          StackMapTable: number_of_entries = 2
            frame_type = 253 /* append */
              offset_delta = 16
              locals = [ class java/io/FileReader, class "[C" ]
            frame_type = 252 /* append */
              offset_delta = 33
              locals = [ int ]
        Exceptions:
          throws java.io.IOException
    
      static {};
        descriptor: ()V
        flags: ACC_STATIC
        Code:
          stack=1, locals=1, args_size=0
             0: bipush        10
             2: istore_0
             3: return
          LineNumberTable:
            line 59: 0
            line 60: 3
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
    }

## 4 说明 ##

可以观察一下各种方法的 return 字节码指令到底是什么。

体会一下异常表。

>       Exception table:
> 
>          from    to  target type
> 
>             4     8      11    Class java/io/IOException

本质上，方法的退出就是当前栈帧出栈的过程。此时，需要恢复上层方法的局部变量表、操作数栈、将返回值压入调用者栈帧的操作数栈、设置PC寄存器值等，让调用者方法继续执行下去。

正常完成出口和异常完成出口的区别在于：通过异常完成出口退出的不会给他的上层调用者产生任何的返回值。

# 二 一些附加信息 #

栈帧中还允许携带与 Java 虚拟机实现相关的一些附加信息。例如：对程序调试提供支持的信息。

[20210705185620848.png]: /images/20210724/5d2ada71540d4aea9e628582ad3d4d58.png