JVM Class详解之二 Method字节码指令

迷南。 2023-02-13 11:05 5阅读 0赞

JVM Class详解之一中我们介绍了Class文件的结构和如何使用16进制编辑器读懂class文件。  
今天我们来继续一起下Class文件中Method方法中经过java编译器编译后的Method字节码指令是什么样子的

# JVM有哪些字节码指令 #

首先我们需要了解JVM有哪些字节码指令

## 第一类load类型 ##

是将本地变量中的数据推送入栈中 （什么是本地变量我们后面聊）  
iload,iload\_,lload,lload\_,fload,fload\_,dload,dload\_,aload,aload\_  
iload\_0：将第一个int型本地变量推送至栈顶  
iload中i表示为int型（l为long，f为float，d为double ，a为引用类型），load表示动作为load，  
后面的指令大多都是这种结构，先是声明操作数类型，再说明具体动作。  
同理 fload：将本地变量的float型数据推送栈顶

## 第二类store ##

load是从本地变量到栈顶，store是从栈顶到本地变量  
istore,istore\_,lstore,lstore\_,fstore,fstore\_,dstore,dstor\_,astore,astore\_  
istore：将栈顶int型数值存入制定数组的指定索引位置

## 第三类push，const ##

除了本地变量到栈顶，还有常量到栈顶  
bipush,sipush,ldc,ldc\_w,ldc2\_w,aconst\_null,iconst\_ml,iconst\_,lconst\_,fconst\_,dconst\_  
ldc：将int，float或String型常量从常量池中推送至栈顶  
iconst\_0:将int型0推送至栈顶

## 第四类 算数操作 ##

加：iadd,ladd,fadd,dadd  ：将栈顶两个数值相加并将将结果压入栈顶  
减：is ,ls ,fs ,ds   
乘：imul,lmul,fmul,dmul   
除：idiv,ldiv,fdiv,ddiv   
余数：irem,lrem,frem,drem   
取负：ineg,lneg,fneg,dneg   
移位：ishl,lshr,iushr,lshl,lshr,lushr   
按位或：ior,lor   
按位与：iand,land   
按位异或：ixor,lxor   
类型转换：i2l,i2f,i2d,l2f,l2d,f2d(放宽数值转换)   
i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l,d2f(缩窄数值转换)  
这个很简单的顾名思义哈哈。

## 第五类 比较操作 ##

lcmp：比较栈顶两个long型数值的大小，并将结果（1,0，-1）压入栈顶  
fcmpl：比较栈顶两个float型数值的大小，并将结果（1,0，-1）压入栈顶，当其中一个为NaN，将-1压入栈顶  
fcmpg：。。。。。其中一个为NaN，将1压入栈顶  
dcmpl  
dcmpg

## 第六类 跳转 ##

ifeq：当栈顶int型数值等于0时跳转  
ifne：当栈顶int型数值不等于0时跳转  
iflt：当栈顶int型数值小于0时跳转  
ifge：大于等于0  
ifgt：大于0  
ifle：小于等于0  
if\_icmpeq：比较栈顶两个int大小，等于0跳转  
if\_icmpne：不等于0跳转  
。。。  
goto：无条件跳转  
goto,goto\_w,jsr,jsr\_w,ret   
ifnull：为null时跳转  
ifnonnull：不为null时跳转  
finally关键字的实现使用：jsr,jsr\_w,ret

## 第七类 返回操作 ##

ireturn：从当前方法返回int  
lreturn：从当前方法放回long  
。。。  
return：从当前方法返回void

## 第八类 Class的相关操作 ##

getstatic：获取指定类的静态域，并将其值压入栈顶  
putstatic：为指定的类的静态域赋值  
getfield：获取指定类的实例域，并将其值压入栈顶  
pufield：为指定类的实例域赋值

invokevirtual：调用实例方法  
invokespecial：调用超类构造方法，实例初始化方法没有方法  
invokestatic：调用静态方法  
invokeinterface：调用接口方法  
invokedynamic：调用动态方法

new：创建一个对象  
newarray：创建一个指定的原始类型数组  
anewarray：创建一个引用型的数组，并将其引用值压入栈顶  
arraylength：获取数组的长度并压入栈顶  
athrow：将栈顶的异常抛出  
checkcast：检查类型转换，检查未通过会抛出ClassCastException  
instanceof：检查是否是指定的类的实例，如果是，将1压入栈顶，不是将0压入栈顶

monitorenter：获取对象的锁，用于同步方法或者同步块  
monitorexit：释放对象的锁

wide：扩展本地变量的宽度

好至此主要的指令已经介绍完毕，怎么分类仁者见仁啦。

# HelloWorld搞起 #

public class HelloWorldMethod{
    
    public intaddNumber(int a,int b){
    if(a<0){
    return -1;
    }
    if( b < 0 ){
    return -1;
    }
    int c = a + b;
    returnc;
    }
    }

这个intAddMethod方法传入两个int，判断是否小于0，如果小于返回-1，都不小于返回相加值

我们通过javap -verbose HelloWorldMethod.class 查看字节码指令  
[![screenshot][]][screenshot 1]  
[![screenshot][screenshot 2]][screenshot_screenshot 2]  
我们按照指令一条一条看  
0：iload\_1:将本地变量中第一个int （a）加载到栈顶  
为什么是a呢，我们再看LovalVariableTable。每个方法都有LocalVariableTable。是本地变量表。我们可以看到在本地变量表中的第一个int就是a  
[![screenshot][screenshot 3]][screenshot_screenshot 3]  
1：ifge：判断栈顶的int是否大于0如果大于将1压入栈顶，如果不大于将0压入栈顶  
分支1：如果当前值不大于0将0压入栈顶，  
分支2：如果当前值大于0跳转到指令6  
4：iconst\_m1：将整型-1压入栈顶   
5：ireturn

6：iload\_2：将本地变量汇总第二个int（b）压入栈顶  
7：ifge：判断栈顶的int是否大于0  
分支3：如果当前值不大于0，将栈顶压入0  
分支4：如果当前值大于0，将1压入栈顶，并跳转到执行12执行  
10：iconst\_m1：将int -1压入栈顶  
11：ireturn：返回栈顶int值

12：iload\_1:将本地变量第一个int压入栈顶（a）  
13：iload\_2:将本地变量第二个int压入栈顶（b）  
14：iadd：将栈顶的两个int相加并将结果压入栈顶 a+b  
15：istore\_3：将栈顶的int值，存入本地变量表中第三个int，第三个int为c，将结果付给了c  
[![screenshot][screenshot 4]][screenshot_screenshot 4]  
16：iload\_3:将本地变量中的第三个int压入栈顶，取出c  
17：ireturn:将栈顶的第一个int返回

# LineNumberTable #

Code中 还有另外一个东西  
[![screenshot][screenshot 5]][screenshot_screenshot 5]  
这个是什么，这个是LineNumberTable，其中记录了编译出来的字节码指令和源码的对应关系  
这个属性不是很重要。另外就是一个源码会对应多条指令的

例如源码中的第5行return -1 ，对应指令为4和5  
[![screenshot][screenshot 6]][screenshot_screenshot 6]

好了至此我们就知道了我们JAVA文件编译后的Method中有什么东西，JVM又是怎样读取字节码指令做相应操作的了。

[screenshot]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2ltZzQudGJjZG4uY24vTDEvNDYxLzEvMzhlZTIzMjE3OWM5OTIyMWJjNjBmZGE5YTI3NDU5ZGVmN2I1NTJhZC5wbmc?x-oss-process=image/format,png
[screenshot 1]: https://yq.aliyun.com/go/articleRenderRedirect?spm=a2c4e.11153940.0.0.f7f676cfhZ4lmf&url=http%3A%2F%2Fimg4.tbcdn.cn%2FL1%2F461%2F1%2F38ee232179c99221bc60fda9a27459def7b552ad.png
[screenshot 2]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2ltZzQudGJjZG4uY24vTDEvNDYxLzEvZjVhYjAwMjkxNDk2NjQzZDM1ZTUwYTMzNWE0N2M1YzQxMWNmYzQ4NS5wbmc?x-oss-process=image/format,png
[screenshot_screenshot 2]: https://yq.aliyun.com/go/articleRenderRedirect?url=http%3A%2F%2Fimg4.tbcdn.cn%2FL1%2F461%2F1%2Ff5ab00291496643d35e50a335a47c5c411cfc485.png
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