深入JVM内核（十）——字节码执行-蒲公英云

由于之前看的容易忘记，因此特记录下来，以便学习总结与更好理解，该系列博文也是第一次记录，所有有好多不完善之处请见谅与留言指出，如果有幸大家看到该博文，希望报以参考目的看浏览，如有错误之处，谢谢大家指出与留言。

1、javap

2、简单的字节码执行过程

3、常用的字节码

4、使用ASM生成Java字节码

5、JIT及其相关参数

6、总结—路漫漫其修远兮吾将上下而求索

1、javap

    — class文件反汇编工具
                          ![70][]
   — javap –verbose Calc
public int calc();
  Code:
   Stack=2, Locals=4, Args_size=1
   0:   sipush  500
   3:   istore_1
   4:   sipush  200
   7:   istore_2
   8:   bipush  50
   10:  istore_3
   11:  iload_1
   12:  iload_2
   13:  iadd
   14:  iload_3
   15:  idiv
   16:  ireturn
}

2、简单的字节码执行过程

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1、void setAge(int) 方法的字节码

2、2A 1B B5 00 20 B1

3、2A _aload_0

       无参
        将局部变量slot0 作为引用 压入操作数栈

4、1B _iload_1

      无参
      将局部变量slot1 作为整数 压入操作数栈

5、B5 _putfield

     设置对象中字段的值
    参数为2bytes (00 20) (指明了字段)
               指向常量池的引用
               Constant\_Fieldref
               此处为User.age
    弹出栈中2个对象:objectref, value
   将栈中的value赋给objectref的给定字段

6、B1 _return

3、常用的字节码

1、常量入栈

        ![70 9][]

2、局部变量压栈

    xload(x为i l f d a)
         分别表示int，long，float，double，object ref
    xload\_n(n为0 1 2 3)
   xaload(x为i l f d a b c s)
          分别表示int, long, float, double, obj ref ,byte,char,short
         从数组中取得给定索引的值，将该值压栈
          iaload
                 执行前，栈：..., arrayref, index
                它取得arrayref所在数组的index的值，并将值压栈
                执行后，栈：..., value

3、出栈装载入局部变量

           xstore(x为i l f d a)
                   出栈，存入局部变量
          xstore\_n(n 0 1 2 3)
                 出栈，将值存入第n个局部变量
         xastore(x为i l f d a b c s)
                  将值存入数组中
                  iastore
                       执行前，栈：...,arrayref, index, value
                       执行后，栈：...
                       将value存入arrayref\[index\]

4、通用栈操作（无类型）

      nop
      pop
             弹出栈顶1个字长
      dup
            复制栈顶1个字长，复制内容压入栈

5、类型转化

          ![70 10][]

6、i2l

       将int转为long
       执行前，栈：..., value
        执行后，栈：...,result.word1,result.word2
        弹出int，扩展为long，并入栈

7、整数运算

     ![70 11][]

8、浮点运算

    ![70 12][]

9、对象操作指令

      —  new
     — getfield
     — putfield
     — getstatic
     — putstatic

10、条件控制

     — ifeq  如果为0，则跳转
     — ifne  如果不为0，则跳转
     — iflt   如果小于0 ，则跳转
     — ifge  如果大于0，则跳转
     — if\_icmpeq 如果两个int相同，则跳转

11、ifeq

     — 参数 byte1,byte2
     — value出栈 ，如果栈顶value为0则跳转到(byte1<<8)|byte2
     — 执行前，栈：...,value
     — 执行后，栈：...

12、方法调用

     —  invokevirtual
     — invokespecial
     — invokestatic
     — invokeinterface
     — xreturn(x为 i l f d a 或为空)

4、使用ASM生成Java字节码

1、ASM

    — Java字节码操作框架
    — 可以用于修改现有类或者动态产生新类
    — 用户
          AspectJ
          Clojure
          Ecplise
         spring
         cglib
              — hibernate
ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS|ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);  
cw.visit(V1_7, ACC_PUBLIC, "Example", null, "java/lang/Object", null);  
MethodVisitor mw = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null,  null);  
mw.visitVarInsn(ALOAD, 0);  //this 入栈
mw.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V");  
mw.visitInsn(RETURN);  
mw.visitMaxs(0, 0);  
mw.visitEnd();  
mw = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "main",  "([Ljava/lang/String;)V", null, null);  
mw.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out",  "Ljava/io/PrintStream;");  
mw.visitLdcInsn("Hello world!");  
mw.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println",  "(Ljava/lang/String;)V");  
mw.visitInsn(RETURN);  
mw.visitMaxs(0,0);  
mw.visitEnd();  
byte[] code = cw.toByteArray();  
AsmHelloWorld loader = new AsmHelloWorld();  
Class exampleClass = loader  
    .defineClass("Example", code, 0, code.length);  
exampleClass.getMethods()[0].invoke(null, new Object[] { null });

2、模拟实现AOP字节码织入

        在函数开始部分或者结束部分嵌入字节码
         可用于进行鉴权、日志等

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我们需要嵌入的内容

![70 14][]

3、

class AddSecurityCheckClassAdapter extends ClassVisitor {
    public AddSecurityCheckClassAdapter( ClassVisitor cv) {
        super(Opcodes.ASM5, cv);
    }
    // 重写 visitMethod，访问到 "operation" 方法时，
    // 给出自定义 MethodVisitor，实际改写方法内容
    public MethodVisitor visitMethod(final int access, final String name, 
        final String desc, final String signature, final String[] exceptions) { 
        MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature,exceptions);
        MethodVisitor wrappedMv = mv; 
        if (mv != null) { 
            // 对于 "operation" 方法
            if (name.equals("operation")) { 
                // 使用自定义 MethodVisitor，实际改写方法内容
                wrappedMv = new AddSecurityCheckMethodAdapter(mv); 
            } 
        } 
        return wrappedMv; 
    } 
}
class AddSecurityCheckMethodAdapter extends MethodVisitor { 
     public AddSecurityCheckMethodAdapter(MethodVisitor mv) { 
         super(Opcodes.ASM5,mv); 
     } 
     public void visitCode() { 
         visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "geym/jvm/ch10/asm/SecurityChecker", 
            "checkSecurity", "()Z"); 
         super.visitCode();
     } 
}
public class Generator{ 
     public static void main(String args[]) throws Exception { 
         ClassReader cr = new ClassReader("geym.jvm.ch10.asm.Account"); 
         ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS|ClassWriter.COMPUTE_FRAMES); 
         AddSecurityCheckClassAdapter classAdapter = new AddSecurityCheckClassAdapter(cw); 
         cr.accept(classAdapter, ClassReader.SKIP_DEBUG); 
         byte[] data = cw.toByteArray(); 
         File file = new File("bin/geym/jvm/ch10/asm/Account.class"); 
         FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file); 
         fout.write(data); 
         fout.close(); 
     } 
}

SecurityChecker.checkSecurity …

operation….

5、JIT及其相关参数

1、字节码执行性能较差，所以可以对于热点代码编译成机器码再执行，在运行时的编译，叫做JIT Just-In-Time

2、JIT的基本思路是，将热点代码，就是执行比较频繁的代码，编译成机器码。

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3、JIT

public class JITTest {
    public static void met(){
        int a=0,b=0;
        b=a+b;
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0;i<1000;i++){
            met();
        }
    }
}