JVM 字节码（字节码指令和操作数栈、常量池的关系）

今天药忘吃喽~ 2022-12-17 15:52 207阅读 0赞

字节码指令

构造方法 的字节码指令

2a b7 00 01 b1

那这些具体代表着什么含义？我们可以在官方文档当中进行查看不同的数值代替什么不同的含义：以2a为例，在这里都是十六进制的数，在文档当中查找0x2a，其余指令同理：官网文档：[https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html][https_docs.oracle.com_javase_specs_jvms_se8_html_jvms-6.html]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

1.  2a => aload\_0 加载 slot 0 的局部变量，即 this，做为下面的 invokespecial 构造方法调用的参数
2.  b7 => invokespecial 预备调用构造方法，哪个方法呢？
3.  00 01 引用常量池中 \#1 项，即`【 Method java/lang/Object."<init>":()V 】` 构造方法，V表示无返回值
4.  b1 表示返回

第二个就是主方法的字节码指令 public static void main(java.lang.String\[\]);

b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1

和上方同理，在官网文档当中查找字节码信息

1.  b2 => getstatic 用来加载静态变量，哪个静态变量呢？
2.  00 02 引用常量池中 \#2 项，即【Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;】
3.  12 => ldc 加载参数，哪个参数呢？
4.  03 引用常量池中 \#3 项，即 【String hello world】
5.  b6 => invokevirtual 预备调用成员方法，哪个方法呢？
6.  00 04 引用常量池中 \#4 项，即【Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V】
7.  b1 表示返回

javap工具

对class文件进行反编译，使用命令`javap -v class文件名`

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
 字节码指令 和 操作数栈、常量池的关系

使用一段简单的java代码进行测试

public class relationship { 
        public static void main(String[] args) { 
            int a= 10;
            int b=Short.MAX_VALUE+1;
            int c= a+b;
            System.out.print(c);
        }
    }

运行java代码得到class文件，使用javap指令对class文件进行反编译，在这里第三行的32768这个数只，在这里只有Short所含的数字大小才会跟随变量进行保存，其余大的数值都会保存在常量池当中。

![在这里插入图片描述][20201024115154701.png_pic_center]  
随后会将常量池载入到运行时常量池

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
方法字节码载入方法区

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
main 线程开始运行，分配栈帧内存

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
到这里就运行main方法当中的指令，在对class反编译后，查看对应的code

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

##### 1 ：bipush 10 #####

*  将一个 byte 压入操作数栈（其长度会补齐 4 个字节）
 *  sipush 将一个 short 压入操作数栈（其长度会补齐 4 个字节）
 *  ldc 将一个 int 压入操作数栈
 *  ldc2\_w 将一个 long 压入操作数栈（分两次压入，因为 long 是 8 个字节）
 *  这里小的数字都是和字节码指令存在一起，超过 short 范围的数字存入了常量池

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

##### 2： istore\_1 #####

将操作数栈顶数据弹出，存入局部变量表的 slot 1

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

##### 3： ldc \#3 #####

从常量池加载 \#3 数据到操作数栈  
Short.MAX\_VALUE 是 32767，所以 32768 = Short.MAX\_VALUE + 1 实际是在编译期间计算好的

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

##### 4 : istore\_2 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]

##### 5：iload\_1 和 iload\_2 #####

读取数据到操作栈上

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]

##### 6：iadd #####

执行相加算法

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]

##### 7：istore\_3 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]

##### 8：getstatic \#4 #####

在常量池当中找到成员变量的引用。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]  
读取之后放入操作栈当中。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 15]

##### 9：iload3 #####

读取第3个栈当中的数据

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 16]

##### 10：invokevirtual \#5 #####

*  找到常量池 \#5 项
 *  定位到方法区 java/io/PrintStream.println:(I)V 方法
 *  生成新的栈帧（分配 locals、stack等）
 *  传递参数，执行新栈帧中的字节码

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 17]  
执行完毕，弹出栈帧，清除 main 操作数栈内容

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 18]  
return ：完成 main 方法调用，弹出 main 栈帧，程序结束。

案例分析 a- -

一个简单的代码段进行测试：使用字节码的技术对这段代码进行分析：

public class interview { 
        public static void main(String[] args) { 
            int a=10;
            int b = a++ + ++a + a--;
            System.out.print(a);
            System.out.print(b);
        }
    }

还是一样，先使用javap对class文件进行反编译，其中：

*  iinc 指令是直接在局部变量 slot 上进行运算
 *  a++ 是先执行 iload 还是 先执行 iinc
 *  \++a 是先执行 iinc 还是 先执行 iload

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 19]

1.  bipush 10 把10放进操作栈当中
2.  istore\_1 把10弹出，放进第一个栈帧当中
3.  iload\_1 把第一个栈帧的数据读取出来放入操作栈当中
4.  linc 进行自增
5.  linc load先自增再load a=12  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 20]
6.  先load再自减  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 21]
7.  最后弹出数据的结果 a=11 b=34

条件判断指令

如下表所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 22]

*  byte , short , char都会按int比较,因为操作数栈都是4字节
 *  goto用来进行跳转到指定行号的字节码

使用一个简单的判断的java代码进行测试

public class if_demo { 
        public static void main(String[] args) { 
            int a = 0;
            if (a == 0) { 
                a = 20;
            } else { 
                a = 10;
            }
        }
    }

之后还是使用javap对class文件进行反编译：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 23]  
循环指令控制

使用一段简单的java循环代码进行测试，在这里while循环和do while同理。

public class while_demo { 
        public static void main(String[] args) { 
            int a = 0;
            while (a < 10) { 
                a++;
            }
        }
    }

使用javap对class进行反编译，查看code编码

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 24]  
案例分析（循环）

查看以下代码段：判断x最后的值

public class case_analysis { 
        public static void main(String[] args) { 
            int i = 0;
            int x = 0;
            while (i < 10) { 
                x = x++;
                i++;
            }
            System.out.println(x);
        }
    }

答案是0，在这里的x=x++；这条命令在字节码当中分为了两个阶段，先进行load在进行ilic，可以发现，在这里先把x的值加载到操作栈当中，而在栈帧当中进行自加，再把操作栈当中的x值覆盖栈帧当中的值，也就是一直是把x=0这个值对栈帧当中自增的值进行覆盖，所以x始终为0；

[https_docs.oracle.com_javase_specs_jvms_se8_html_jvms-6.html]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221122/5ddad6d311c44e1d82f69dbd32587624.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221122/526354cc10f0448781c2d2075c21de35.png
[20201024115154701.png_pic_center]: /images/20221122/9e456c15bd2a42c281057de5d2df0774.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221122/0e715dd2ab124fc99b288ee0d316d24b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221122/ab72f80361e74723871a1eba67535c26.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221122/ae732e8a9e4349de96c7757251fe1891.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221122/523455b58ac742b0921df197a4fef788.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20221122/75b5ec2b7d1a42eca8e76a57b2990eff.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]: /images/20221122/d8c643c569b947e9989173cc337430f3.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]: /images/20221122/8929b383c408407ead3ac4bd18900fb1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]: /images/20221122/c260bdef8b944847b5c13388fb0462e6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]: /images/20221122/2f53d0d7c49e4f779d780dfdc0805144.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]: /images/20221122/f1e22626965a4b7f864da788495a5717.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]: /images/20221122/10dde79f125a4436ad01ef5a7a281be4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]: /images/20221122/d39d8db58eaf4f6ab362a08bf3d4f317.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]: /images/20221122/9e82107cc061498e838fb270f6f0be26.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 15]: /images/20221122/55c5cb534c3d4806a3e3521236ed0f25.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 16]: /images/20221122/5517082bb29c4e9db5c3eea0f35f04bf.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 17]: /images/20221122/c321982d30764bb79999df13653c40e1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 18]: /images/20221122/2bd176c1ee214d8bad80efac94c42389.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 19]: /images/20221122/618f8dd0e0a744e78e743960960df10b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 20]: /images/20221122/7fed43da6e5143d4ac170a881baa3e33.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 21]: /images/20221122/fe7b2c30607249c083bb0fc011ec53d8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 22]: /images/20221122/d166ce6e7945470eaadad2c52471cad6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 23]: /images/20221122/19c3dd314bc4491683f5e9012cb4633d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 24]: /images/20221122/d8066693a4184149ac8cfebe67b7244f.png