Java字节码

川长思鸟来 2024-03-16 19:18 13阅读 0赞

Java字节码是Java源代码经过编译器编译生成的二进制格式，它是一种面向栈的指令集架构。Java字节码由一系列指令组成，用于执行各种操作，如加载和存储数据、进行算术和逻辑运算、控制流程等。

字节码是由Java虚拟机（JVM）解释和执行的。JVM将字节码加载到内存中，并根据指令逐条执行。这种中间语言的设计使得Java可以实现平台无关性，因为不同的操作系统和硬件只需提供对应的JVM实现即可执行Java字节码。

Java源码

public class SynchronizedDemo {
        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
            synchronized (synchronizedDemo) {
                System.out.println("synchronized demo ...");
            }
        }
    
    }

编译后的class文件

package com.fei.multiThread.threadPool;
    
    public class SynchronizedDemo {
        public SynchronizedDemo() {
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
            synchronized(synchronizedDemo) {
                System.out.println("synchronized demo ...");
            }
        }
    }

查看字节码，在IDEA中点击编译后的class，View ---> Show Bytecode

// class version 52.0 (52)
    // access flags 0x21   表示该类、字段或方法具有公共访问级别，并且在调用父类方法时使用特殊调用指令。
    public class com/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo {
    
      // compiled from: SynchronizedDemo.java
    
      // access flags 0x1  表示该类、字段或方法具有公共访问级别。
      public <init>()V  表示一个公共的构造方法，没有参数，并且没有返回值。
       L0  L0 是一个标签，用于标识字节码中的一个位置。在这段字节码中，L0 标签出现在构造方法 <init>()V 的开始处。
        LINENUMBER 8 L0  表示源代码的行号为 8，对应于 L0 标签所在的位置。
        ALOAD 0  将当前对象引用加载到操作数栈上。
        INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V  调用了父类 java/lang/Object 的构造方法，以初始化对象。
        RETURN  表示从构造方法中返回。
       L1  在这段字节码中，L1 标签出现在构造方法 <init>()V 的结束处。
        LOCALVARIABLE this Lcom/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo; L0 L1 0  表示在方法范围内定义了一个局部变量 this，它的类型是 Lcom/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo;（即当前类的类型），在代码范围从 L0 到 L1 处有效，且该局部变量的槽位索引为 0。
        MAXSTACK = 1  表示在方法执行时，操作数栈的最大深度为 1。
        MAXLOCALS = 1 表示在方法执行时，局部变量表的最大槽位索引为 1。
    
      // access flags 0x9  表示该字段或方法具有公共访问级别，是静态的，并且是不可变的。
      public static main([Ljava/lang/String;)V  表示一个公共的静态方法 main，该方法接受一个 String 数组作为参数，并且没有返回值。
        // parameter  args  表示方法的参数名为 args，它是一个 String 数组。
        TRYCATCHBLOCK L0 L1 L2 null  表示在 L0 到 L1 的代码范围内可能会抛出异常，并且在发生异常时，将跳转到 L2 处进行异常处理。 null：表示异常类型为任意异常。
        TRYCATCHBLOCK L2 L3 L2 null   表示在 L2 到 L3 的代码范围内可能会抛出异常，并且在发生异常时，将跳转到 L2 处进行异常处理。
       L4  L4 标签出现在 main 方法中的一系列指令的开始处。
        LINENUMBER 10 L4  表示源代码的行号为 10，对应于 L4 标签所在的位置。
        NEW com/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo  创建了一个新的 com/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo 类型的对象。
        DUP  复制了对象引用，将其放入操作数栈的顶部。
        INVOKESPECIAL com/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo.<init> ()V  调用了 com/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo 类的构造方法 <init>()，用于初始化对象。
        ASTORE 1  将操作数栈顶部的对象引用存储到局部变量表的索引 1 处。
       L5  L5 标签出现在字节码中的第 5 行，它表示在 ALOAD 1 指令之后的位置。
        LINENUMBER 11 L5  表示字节码中的 L5 标签所在位置对应于源代码的第 11 行。
        ALOAD 1  将局部变量表索引 1 处的对象引用加载到操作数栈上。
        DUP      复制操作数栈顶部的对象引用，并将其放入操作数栈的顶部。
        ASTORE 2 将操作数栈顶部的对象引用存储到局部变量表索引 2 处。
        MONITORENTER  进入对象的监视器（获取对象锁）。
       L0  L0 标签出现在一系列指令的开始处。
        LINENUMBER 12 L0  表示源代码的行号为 12，对应于 L0 标签所在的位置。
        GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;  获取了 java.lang.System 类中的静态字段 out，它是一个 java.io.PrintStream 类型的对象。
        LDC "synchronized demo ..."  将字符串常量 "synchronized demo ..." 加载到操作数栈上。
        INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V  调用了 PrintStream 类的 println 方法，将字符串常量打印到控制台。
       L6
        LINENUMBER 13 L6  表示源代码的行号为 13，对应于 L6 标签所在的位置。
        ALOAD 2  将局部变量表索引 2 处的对象引用加载到操作数栈上。
        MONITOREXIT  退出对象的监视器（释放对象锁）。
       L1
        GOTO L7  是一条无条件跳转指令，它会将程序的控制流程直接跳转到标签 L7 所指向的位置。
       L2
       FRAME FULL  表示字节码中的栈帧信息。 [[Ljava/lang/String; com/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo java/lang/Object] [java/lang/Throwable]
       表示当前方法的局部变量表中的数据类型。   表示当前方法可能抛出的异常类型。
        ASTORE 3  将操作数栈顶部的对象引用存储到局部变量表索引 3 处。
        ALOAD 2   将局部变量表索引 2 处的对象引用加载到操作数栈上。
        MONITOREXIT  退出对象的监视器（释放对象锁）。 以确保即使在发生异常时，锁也能被正确地释放。
       L3
        ALOAD 3  将局部变量表索引 3 处的对象引用加载到操作数栈上。
        ATHROW   抛出当前操作数栈顶部的异常对象。
       L7
        LINENUMBER 14 L7   表示源代码的行号为 14，对应于 L7 标签所在的位置。
       FRAME CHOP 1     指示当前方法调用的栈帧中，删除一个局部变量。这意味着局部变量表中的一个槽位被释放，可以用于存储其他数据。
        RETURN  表示从当前方法返回。
       L8
        LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L4 L8 0  表示方法的第一个局部变量名为 args，类型为 java.lang.String[]，它在字节码中的范围是从标签 L4 到 L8，并且它在局部变量表中的索引为 0。
        LOCALVARIABLE synchronizedDemo Lcom/fei/multiThread/threadPool/SynchronizedDemo; L5 L8 1  表示方法的第二个局部变量名为 synchronizedDemo，类型为 com.fei.multiThread.threadPool.SynchronizedDemo，它在字节码中的范围是从标签 L5 到 L8，并且它在局部变量表中的索引为 1。
        MAXSTACK = 2  表示该方法的操作数栈的最大深度为 2。
        MAXLOCALS = 4 表示该方法的局部变量表的最大容量为 4。
    }

在Java字节码中，L0、L1、L2等标签（Label）通常用于表示代码块或分支的目标位置。这些标签用于标记字节码中的特定位置，以便在控制流程跳转时进行引用。

具体而言，L0、L1、L2等标签可以表示以下几种情况：

1.  循环结构：在字节码中，循环结构通常使用 `goto`指令或条件分支指令（如 `ifeq`、`ifne`等）来实现。L0、L1、L2等标签可以用于标记循环的起始位置和结束位置，以便在控制流程跳转时进行引用。
2.  分支结构：在字节码中，分支结构通常使用条件分支指令（如 `ifeq`、`ifne`等）或 `switch`指令来实现。L0、L1、L2等标签可以用于标记不同分支的目标位置，以便在控制流程跳转时进行引用。
3.  异常处理：在字节码中，异常处理通常使用 `try-catch-finally`块来实现。L0、L1、L2等标签可以用于标记 `try`块、`catch`块和 `finally`块的起始位置和结束位置，以便在发生异常时进行跳转和处理。

需要注意的是，L0、L1、L2等标签只是字节码中的符号，它们的具体名称和用途可能会根据编译器、优化器或其他工具的不同而有所变化。在字节码转换为可执行代码时，这些标签通常会被转换为具体的跳转指令或异常处理指令。因此，在阅读和理解字节码时，我们可以将L0、L1、L2等标签视为代码块或分支的目标位置的占位符。