大佬教程收集整理的这篇文章主要介绍了我要悄悄学习 Java 字节码指令，在成为技术大佬的路上一去不复返，大佬教程大佬觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。
大家好c;我是二哥呀。
Java 字节码指令是 JVM 体系中非常难啃的一块硬骨头c;我估计有些读者会有这样的疑惑c;“Java 字节码难学吗？我能不能学会啊？”
讲良心话c;不是我谦虚c;一开始学 Java 字节码和 Java 虚拟机方面的知识我也感觉头大！但硬着头皮学了一阵子之后c;突然就开窍了c;觉得好有意思c;尤其是明白了 Java 代码在底层竟然是这样执行的时候c;感觉既膨胀又飘飘然c;浑身上下散发着自信的光芒！
我在 CSDN 共输出了 100 多篇 Java 方面的文章c;总字数超过 30 万字c; 内容风趣幽默、通俗易懂c;收获了很多初学者的认可和支持c;内容包括 Java 语法、Java 集合框架、Java 并发编程、Java 虚拟机等核心内容。
GitHub 开源地址（欢迎 star）：https://github.com/itwanger/jmx-java
Java 官方的虚拟机 Hotspot 是基于栈的c;而不是基于寄存器的。
基于栈的优点是可移植性更好、指令更短、实现起来简单c;但不能随机访问栈中的元素c;完成相同功能所需要的指令数也比寄存器的要多c;需要频繁的入栈和出栈。
基于寄存器的优点是速度快c;有利于程序运行速度的优化c;但操作数需要显式指定c;指令也比较长。
Java 字节码由操作码和操作数组成。
由于 Java 虚拟机是基于栈而不是寄存器的结构c;所以大多数指令都只有一个操作码。比如 aload_0（将局部变量表中下标为 0 的数据压入操作数栈中）就只有操作码没有操作数c;而 invokespecial #1（调用成员方法或者构造方法c;并传递常量池中下标为 1 的常量）就是由操作码和操作数组成的。
加载（load）和存储（store）相关的指令是使用最频繁的指令c;用于将数据从栈帧的局部变量表和操作数栈之间来回传递。
1）将局部变量表中的变量压入操作数栈中
解释一下。
x 为操作码助记符c;表明是哪一种数据类型。见下表所示。
像 arraylength 指令c;没有操作码助记符c;它没有代表数据类型的特殊字符c;但操作数只能是一个数组类型的对象。
大部分的指令都不支持 byte、short 和 charc;甚至没有任何指令支持 Boolean 类型。编译器会将 byte 和 short 类型的数据带符号扩展（Sign-Extend）为 int 类型c;将 Boolean 和 char 零位扩展（Zero-Extend）为 int 类型。
举例来说。
private void load(int age, String name, long birthday, Boolean sex) {
System.out.println(age + name + birthday + sex);
}
通过 jclasslib 看一下 load() 方法（4 个参数）的字节码指令。
通过查看局部变量表就能关联上了。
2）将常量池中的常量压入操作数栈中
根据数据类型和入栈内容的不同c;此类又可以细分为 const 系列、push 系列和 Idc 指令。
const 系列c;用于特殊的常量入栈c;要入栈的常量隐含在指令本身。
push 系列c;主要包括 bipush 和 sipushc;前者接收 8 位整数作为参数c;后者接收 16 位整数。
Idc 指令c;当 const 和 push 不能满足的时候c;万能的 Idc 指令就上场了c;它接收一个 8 位的参数c;指向常量池中的索引。
举例来说。
public void pushConstLdc() {
// 范围 [-1,5]
int iconst = -1;
// 范围 [-128,127]
int bipush = 127;
// 范围 [-32768,32767]
int sipush= 32767;
// 其他 int
int ldc = 32768;
String aconst = null;
String IdcString = "沉默王二";
}
通过 jclasslib 看一下 pushConstLdc() 方法的字节码指令。
3）将栈顶的数据出栈并装入局部变量表中
主要是用来给局部变量赋值c;这类指令主要以 store 的形式存在。
明白了 xload_ 和 xloadc;再看 xstore_ 和 xstore 就会轻松得多c;作用反了一下而已。
大家来想一个问题c;为什么要有 xstore_ 和 xload_ 呢？它们的作用和 xstore n、xload n 不是一样的吗？
xstore_ 和 xstore n 的区别在于c;前者相当于只有操作码c;占用 1 个字节；后者相当于由操作码和操作数组成c;操作码占 1 个字节c;操作数占 2 个字节c;一共占 3 个字节。
由于局部变量表中前几个位置总是非常常用c;虽然 xstore_<n> 和 xload_<n> 增加了指令数量c;但字节码的体积变小了！
举例来说。
public void store(int age, String name) {
int temp = age + 2;
String str = name;
}
通过 jclasslib 看一下 store() 方法的字节码指令。
通过查看局部变量表就能关联上了。
算术指令用于对两个操作数栈上的值进行某种特定运算c;并把结果重新压入操作数栈。可以分为两类：整型数据的运算指令和浮点数据的运算指令。
需要注意的是c;数据运算可能会导致溢出c;比如两个很大的正整数相加c;很可能会得到一个负数。但 Java 虚拟机规范中并没有对这种情况给出具体结果c;因此程序是不会显式报错的。所以c;大家在开发过程中c;如果涉及到较大的数据进行加法、乘法运算的时候c;一定要注意！
当发生溢出时c;将会使用有符号的无穷大 Infinity 来表示；如果某个操作结果没有明确的数学定义的话c;将会使用 NaN 值来表示。而且所有使用 NaN 作为操作数的算术操作c;结果都会返回 NaN。
举例来说。
public void infinityNaN() {
int i = 10;
double j = i / 0.0;
System.out.println(j); // Infinity
double d1 = 0.0;
double d2 = d1 / 0.0;
System.out.println(d2); // NaN
}
Java 虚拟机提供了两种运算模式：
我把所有的算术指令列一下：
举例来说。
public void calculate(int age) {
int add = age + 1;
int sub = age - 1;
int mul = age * 2;
int div = age / 3;
int rem = age % 4;
age++;
age--;
}
通过 jclasslib 看一下 calculate() 方法的字节码指令。
可以分为两种：
1）宽化c;小类型向大类型转换c;比如 int–>long–>float–>doublec;对应的指令有：i2l、i2f、i2d、l2f、l2d、f2d。
2）窄化c;大类型向小类型转换c;比如从 int 类型到 byte、short 或者 charc;对应的指令有：i2b、i2s、i2c；从 long 到 intc;对应的指令有：l2i；从 float 到 int 或者 longc;对应的指令有：f2i、f2l；从 double 到 int、long 或者 floatc;对应的指令有：d2i、d2l、d2f。
举例来说。
public void updown() {
int i = 10;
double d = i;
float f = 10f;
long ong = (long)f;
}
通过 jclasslib 看一下 updown() 方法的字节码指令。
Java 是一门面向对象的编程语言c;那么 Java 虚拟机是如何从字节码层面进行支持的呢？
1）创建指令
数组也是一种对象c;但它创建的字节码指令和普通的对象不同。创建数组的指令有三种：
普通对象的创建指令只有一个c;就是 newc;它会接收一个操作数c;指向常量池中的一个索引c;表示要创建的类型。
举例来说。
public void newObject() {
String name = new String("沉默王二");
File file = new File("无愁河的浪荡汉子.book");
int [] ages = {};
}
通过 jclasslib 看一下 newObject() 方法的字节码指令。
new #13 <java/lang/String>c;创建一个 String 对象。new #15 <java/io/File>c;创建一个 File 对象。newarray 10 (int)c;创建一个 int 类型的数组。2）字段访问指令
字段可以分为两类c;一类是成员变量c;一类是静态变量（static 关键字修饰的）c;所以字段访问指令可以分为两类：
举例来说。
public class Writer {
private String name;
static String mark = "作者";
public static void @H_595_75@main(String[] args) {
print(@H_14_72@mark);
Writer w = new Writer();
print(w.name);
}
public static void print(String arg) {
System.out.println(arg);
}
}
通过 jclasslib 看一下 @H_170_35@main() 方法的字节码指令。
getstatic #2 <com/itwanger/jvm/Writer.mark>c;访问静态变量 markgetfield #6 <com/itwanger/jvm/Writer.name>c;访问成员变量 name举例来说。
public class InvokeExamples {
private void run() {
List ls = new ArrayList();
ls.add("难顶");
ArrayList als = new ArrayList();
als.add("学不动了");
}
public static void print() {
System.out.println("invokestatic");
}
public static void @H_595_75@main(String[] args) {
print();
InvokeExamples invoke = new InvokeExamples();
invoke.run();
}
}
我们用 javap -c InvokeExamples.class 来反编译一下。
Compiled from "InvokeExamples.java"
public class com.itwanger.jvm.InvokeExamples {
public com.itwanger.jvm.InvokeExamples();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
private void run();
Code:
0: new #2 // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: ldc #4 // String 难顶
11: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
16: pop
17: new #2 // class java/util/ArrayList
20: dup
21: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
24: astore_2
25: aload_2
26: ldc #6 // String 学不动了
28: invokevirtual #7 // Method java/util/ArrayList.add:(Ljava/lang/Object;)Z
31: pop
32: return
public static void print();
Code:
0: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #9 // String invokestatic
5: invokevirtual #10 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: invokestatic #11 // Method print:()V
3: new #12 // class com/itwanger/jvm/InvokeExamples
6: dup
7: invokespecial #13 // Method "<init>":()V
10: astore_1
11: aload_1
12: invokevirtual #14 // Method run:()V
15: return
}
InvokeExamples 类有 4 个方法c;包括缺省的构造方法在内。
1）InvokeExamples() 构造方法中
缺省的构造方法内部会调用超类 Object 的初始化构造方法：
`invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V`
2）成员方法 run() 中
invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
由于 ls 变量的引用类型为接口 Listc;所以 ls.add() 调用的是 invokeinterface 指令c;等运行时再确定是不是接口 List 的实现对象 ArrayList 的 add() 方法。
invokevirtual #7 // Method java/util/ArrayList.add:(Ljava/lang/Object;)Z
由于 als 变量的引用类型已经确定为 ArrayListc;所以 als.add() 方法调用的是 invokevirtual 指令。
3）@H_170_35@main() 方法中
invokestatic #11 // Method print:()V
print() 方法是静态的c;所以调用的是 invokestatic 指令。
方法返回指令根据方法的返回值类型进行区分c;常见的返回指令见下图。
常见的操作数栈管理指令有 pop、dup 和 swap。
这些指令不需要指明数据类型c;因为是按照位置压入和弹出的。
举例来说。
public class Dup {
int age;
public int incAndGet() {
return ++age;
}
}
通过 jclasslib 看一下 incAndGet() 方法的字节码指令。
控制转移指令包括：
1）比较指令
比较指令有：dcmpgc;dcmpl、fcmpg、fcmpl、lcmpc;指令的第一个字母代表的含义分别是 double、float、long。注意c;没有 int 类型。
对于 double 和 float 来说c;由于 NaN 的存在c;有两个版本的比较指令。拿 float 来说c;有 fcmpg 和 fcmplc;区别在于c;如果遇到 NaNc;fcmpg 会将 1 压入栈c;fcmpl 会将 -1 压入栈。
举例来说。
public void lcmp(long a, long b) {
if(a > b){}
}
通过 jclasslib 看一下 lcmp() 方法的字节码指令。
lcmp 用于两个 long 型的数据进行比较。
2）条件跳转指令
这些指令都会接收两个字节的操作数c;它们的统一含义是c;弹出栈顶元素c;测试它是否满足某一条件c;满足的话c;跳转到对应位置。
对于 long、float 和 double 类型的条件分支比较c;会先执行比较指令返回一个整形值到操作数栈中后再执行 int 类型的条件跳转指令。
对于 Boolean、byte、char、shortc;以及 intc;则直接使用条件跳转指令来完成。
举例来说。
public void fi() {
int a = 0;
if (a == 0) {
a = 10;
} else {
a = 20;
}
}
通过 jclasslib 看一下 fi() 方法的字节码指令。
3 ifne 12 (+9) 的意思是c;如果栈顶的元素不等于 0c;跳转到第 12（3+9）行 12 bipush 20。
3）比较条件转指令
前缀“if_”后c;以字符“i”开头的指令针对 int 型整数进行操作c;以字符“a”开头的指令表示对象的比较。
举例来说。
public void compare() {
int i = 10;
int j = 20;
System.out.println(i > j);
}
通过 jclasslib 看一下 compare() 方法的字节码指令。
11 if_icmple 18 (+7) 的意思是c;如果栈顶的两个 int 类型的数值比较的话c;如果前者小于后者时跳转到第 18 行（11+7）。
4）多条件分支跳转指令
主要有 tableswitch 和 lookupswitchc;前者要求多个条件分支值是连续的c;它内部只存放起始值和终止值c;以及若干个跳转偏移量c;通过给定的操作数 indexc;可以立即定位到跳转偏移量位置c;因此效率比较高；后者内部存放着各个离散的 case-offset 对c;每次执行都要搜索全部的 case-offset 对c;找到匹配的 case 值c;并根据对应的 offset 计算跳转地址c;因此效率较低。
举例来说。
public void switchTest(int SELEct) {
int num;
switch (SELEct) {
case 1:
num = 10;
break;
case 2:
case 3:
num = 30;
break;
default:
num = 40;
}
}
通过 jclasslib 看一下 switchTest() 方法的字节码指令。
case 2 的时候没有 breakc;所以 case 2 和 case 3 是连续的c;用的是 tableswitch。如果等于 1c;跳转到 28 行；如果等于 2 和 3c;跳转到 34 行c;如果是 defaultc;跳转到 40 行。
5）无条件跳转指令
goto 指令接收两个字节的操作数c;共同组成一个带符号的整数c;用于指定指令的偏移量c;指令执行的目的就是跳转到偏移量给定的位置处。
前面的例子里都出现了 goto 的身影c;也很好理解。如果指令的偏移量特别大c;超出了两个字节的范围c;可以使用指令 goto_wc;接收 4 个字节的操作数。
巨人的肩膀：
https://segmentfault.com/a/1190000037628881
除了以上这些指令c;还有异常处理指令和同步控制指令c;我打算吊一吊大家的胃口c;大家可以期待一波~~
（骚操作）
路漫漫其修远兮c;吾将上下而求索
想要走得更远c;Java 字节码这块就必须得硬碰硬地吃透c;希望二哥的这些分享可以帮助到大家~
二哥在 CSDN 上写了很多 Java 方面的系列文章c;有 Java 核心语法、Java 集合框架、Java IO、Java 并发编程、Java 虚拟机等c;也算是体系完整了。
为了能帮助到更多的 Java 初学者c;二哥把自己连载的《教妹学Java》开源到了 GitHubc;尽管只整理了 50 篇c;发现字数已经来到了 10 万+c;内容更是没得说c;通俗易懂、风趣幽默、图文并茂。
GitHub 开源地址（欢迎 star）：https://github.com/itwanger/jmx-java
以上是大佬教程为你收集整理的我要悄悄学习 Java 字节码指令，在成为技术大佬的路上一去不复返全部内容，希望文章能够帮你解决我要悄悄学习 Java 字节码指令，在成为技术大佬的路上一去不复返所遇到的程序开发问题。
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