JVM 之字节码指令

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-07-23 04:55 3阅读 0赞

# 字节码 #

**JVM指令**(操作码)由一个字节长度，后面跟着0或者多个参数构成。

操作码的长度为1字节，所以最大有256条操作码。为了支持更多的指令，字节码有时一个会表示多个类型。

**指令集架构种类**：

基于栈(JVM)  
基于寄存器

**字节码与数据类型**：  
大多数指令包含数据类型，也有不包含的(Goto, ArrayLength操作数据类型)  
iload fload，字节码指令前面是数据类型

# 字节码指令 #

## 解析class文件 ##

**javap** \-verbose Hello.class

## 1.加载和存储指令 ##

作用：将数据在栈帧中的**局部变量表**和**操作数栈**之间来回传输。  
加载：  
iload：将局部变量表加载到操作数栈  
ipush：将常量加载到操作数栈

存储：  
istore

public class Hello{
        public int hello(int a, int b){
            return 1+1;
        }
    }

![20200407094924467.png][]

## 2.运算指令 ##

add, sub, mul, div, rem(取余), neg(取反)

public class Hello{
        public int hello(int a, int b){
            int c = a+b;
            int d = a-b;
            int e = a*b;
            int f = a/b;
            int g = a%b;
            int h = -a;
            return 1+1;
        }
    }

![20200407095457345.png][]

## 3.类型转换指令 ##

**什么时候出现**：  
1.用户代码区显示转换  
2.字节码中类型转换指令(指令不够)

**宽化类型**和**窄化类型**处理(**向下**和**向上**转换)

public class Hello{
        public int hello(int a, int b){
            long c = a;
            byte d = (byte)b;
            return 1+1;
        }
    }

![20200407095709317.png][]

## 4.对象创建与访问 ##

创建类实例的指令：new  
创建数据的指令：newarray, anewarray, multianewarray  
访问类字段：getfield putfield getstatic putstatic  
把数组元素加载到操作数栈：baload  
将操作数栈存到数组元素：astore  
取数组长度：arraylength  
检查实例类型的指令：instanceof checkcast

public class Hello{
        public static void hello(int a, int b){
            User user = new User();
            User[] us = new User[5];
            user.name = "hello";
        }
    }
    
    class User{
        String name;
        static int age;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 5.操作数栈管理指令 ##

出栈：pop pop2  
复制栈顶一个或者两个数值并将复制或者双份复制值重新压入栈顶：dup dup2 dup\_x1 dup\_x2  
将栈顶的两个数值替换：swap

## 6.控制转移指令 ##

没有顺序依次执行，而是跳转到其他地方执行。

条件分支：ifeq ifit ifle ifne ifgt ifnull ifcmple  
复合分支：tableswitch lookupswitch  
无条件分支：goto goto\_w jsr jsr\_w ret

public class Hello{
        public static void hello(int a, int b){
            if (a  == b){
                System.out.println("a == b");
            }else{
                System.out.println("a != b");
            }
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

## 7.方法调用指令 ##

invokevirtual:调用对象的实例方法  
invokeinterface：用于调用接口方法  
invokespecial：用户调用一些特殊处理的实例方法  
    (实例初始化方法，私有方法，父类方法等)  
invokestatic：用于调用类方法(static方法)

方法返回指令  
ireturn(int char short boolean) return(void) freturn dreturn areturn

public class Hello{
        public static void hello(int a, int b){
            Service service = new ServiceImpl();
            service.add(1,2);
        }
    }
    
    interface Service {
       public int add(int a, int b);
    }
    
    class  ServiceImpl implements Service{
       public int add(int a, int b){
            return a+b;
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

## 8.异常处理指令 ##

athrow:抛出异常

public class Hello{
        public static void hello(int a, int b){
            throw new RuntimeException("ddddd");
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

如果除以0发现没有athrow，因为异常由除操作抛出

try-catch：出现异常，影响程序性能。不出现异常几乎不影响性能。

## 9.同步指令 ##

同步一段指令集序列由java中synchronized块来表示，JVM中有monitorenter和monitorexit两条指令来支持synchronized关键字的语义。

public class Hello{
        public static void hello(int a, int b){
            synchronized (Hello.class){
                System.out.println("dddddd");
            }
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

[20200407094924467.png]: /images/20230528/c947102cca4a41f0bd43444d7f49f8e8.png
[20200407095457345.png]: /images/20230528/ed2e01f6ffb1407aad244803365bf549.png
[20200407095709317.png]: /images/20230528/12bbf465c1aa4787b999258b5cc525fd.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/4ba65d6871a5441b951dc9be1304f31a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/efa3f3082cc34e7aad997c50accc1050.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/a2797d291a81476e875b7475579603c1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230528/b8cfe3d30bf54302b64c52296a0963b2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM5MTkxNTM_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230528/e56857d4b1b649228272a1419c7b0c26.png