JVM常用指令：比较控制和函数调用

今天药忘吃喽~ 2022-10-29 03:25 196阅读 0赞

**目录**

比较控制

比较指令

条件跳转

分支跳转

函数调用和返回

--------------------

程序的顺序执行需要由条件控制指令来控制，例如条件跳转、比较和分支跳转等，JVM常用指令中有一类控制指令，负责虚拟机有条件地或者无条件地从指定位置执行指令，使得程序按照我们希望的顺序执行。总的来说控制指令分为比较、跳转、比较跳转和有/无条件的分支跳转，同样控制程序执行的还有函数调用和返回指令，这篇日志就来总结这两部分常用的指令。

## 比较控制 ##

### 比较指令 ###

比较指令有fcmpg、fcmpl、dcmpg、dcmpl等，和上一篇日志里讲的指令类似，前面的f、d分别表示数据类型float和double，所以如果是long类型的数据则用lcmp。可以看到float和double类型的比较指令都有两个，xcmpg和xcmpl，两者的区别在于处理未定义或者不可表示的值（NaN）时，得到的结果不同，拿fcmpg和fcmpl举例，两条指令都是将栈中弹出两个元素作比较，如果进行比较的两个float值都不是NaN值，两个值相等时，fcmpg和fcmpl都会将“0”压栈，如果第一个值大于第二个值，压入“1”，第一个值小于第二个值，压入“-1”。当有一个或两个值为NaN时，也就是出现未定义或不可表示的值，此时两者无法比较，fcmpg会将“1”压栈，而fcmpl会将“-1”压栈。

### 条件跳转 ###

下一个是条件跳转指令，因为它通常和比较指令一起使用，根据判断条件选择是否跳转，有ifeq、iflt、ifle、ifne、ifgt、ifnull、ifnonnull、if\_icmpe这些，它们都是在弹出栈顶元素做条件判断后，根据判断结果计算出跳转的位置，例如一个简单的例子：

![20210208110221218.PNG][]

![20210208110236788.PNG][]

在指令跳转前一般都会和比较指令配合使用，从字节码指令中可以看到先进行fcmpl指令比较两数是否相等，然后再用ifne指令获取栈顶结果。

其实JVM有提供比较条件跳转指令，也就是比较指令和跳转指令相结合，例如if\_icmpeg、if\_icmpne、if\_icmpgt、if\_icmplt、if\_icmpge、if\_acmpeg和if\_acmpne，前面都是“if\_”开头，之后部分如果是i开头表示处理的是int类型数据，也包括short类型和byte类型，这点要注意。如果是a开头的指令则表示处理的是引用对象数据类型，它们的处理逻辑和上面的条件跳转指令大同小异，都是接受栈顶两个数进行比较，比较完成后无需入栈，如果条件成立就计算跳转位置并跳转，否则就往下执行下一条语句。来看个例子：

![20210208110246112.PNG][]

![20210208110255623.PNG][]

同样是比较两个数据的大小，字节码指令中第11行使用了if\_cmpge指令，如果比较条件成立，则跳转到18行iconst\_0输出0，否则执行下一条指令。

### 分支跳转 ###

分支跳转指令在JVM中实现的是switch-case语句，有lookupswitch和tableswitch，它们的区别在于前者的switch语句中case的值是不连续的，可以是case 1下一个case 3再到case 7，后者的case值则要求是连续的，从实现逻辑看出效率上tableswitch更高，因为存放的是连续的case值，以及每一项case的偏移量，所以根据给定的index计算后得到偏移量直接定位。lookupswitch内部实现会将case值排序，每次拿到index都会和内部的case一一比较，直到找到匹配的case，否则执行default。

![20210208110307898.PNG][]

![20210208110315731.PNG][]

可以看到，两个switch-case语句，第一个里面是连续的case，字节码指令中使用了tableswitch语句来执行，第二个switch-case因为是不连续的case所以使用lookupswitch执行。还有一种情况相信大家也知道，就是switch-case里面的case可以是字符串而不是数字，使用字符串操作case在指令中使用的是lookupswitch，这个大家可以简单写代码测试。

## 函数调用和返回 ##

最后一部分，函数调用和返回指令，函数调用指令有5个，invokespecial，用来调用类的构造方法、私有方法和父类方法；invokevirtual虚函数调用，也就是调用对象的实例方法；invokeinterface调用接口的方法；invokestatic调用类的静态方法；invokedynamic调用动态绑定的方法。返回指令形式是xreturn，x是返回值类型，如果返回int型则指令为ireturn，返回void类型则直接使用return。来看一个例子：

![20210208110328397.PNG][]

![20210208110339912.PNG][]

代码中实例化一个Thread类的对象，然后调用run（）方法运行线程，从字节码指令中看，有两条函数调用指令，invokespecial指令前面说了是调用类的构造方法、私有或父类方法，这里是Thread类实例化对象时调用了类的构造方法，第二条指令invokevirtual是虚函数调用，即对象t1调用了实例方法run（），最后，函数需要返回一个long类型的值，所以返回指令使用lreturn。

[20210208110221218.PNG]: /images/20221024/5cbe2c743a33484395669299ce477467.png
[20210208110236788.PNG]: /images/20221024/97353ec614684379b314726527b22fb8.png
[20210208110246112.PNG]: /images/20221024/d956976922e94de9bb3f9681369d3173.png
[20210208110255623.PNG]: /images/20221024/ce2303e1f4ed4aa992d07e91e303f663.png
[20210208110307898.PNG]: /images/20221024/b9fdd4c2ed9e41ebba4a5443e6a69a84.png
[20210208110315731.PNG]: /images/20221024/6b4aaaa034284ec2872e412b5ce528e6.png
[20210208110328397.PNG]: /images/20221024/006231da506344848fafb8dc4b3b305a.png
[20210208110339912.PNG]: /images/20221024/aa7015b0a15a4ed2a68b20f7024df069.png