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Java虚拟机--字节码（二十一）

2017-06-09 23:01 169 查看

目录：字节码与虚拟机的关系，相当于汇编语言与计算机的关系。当Java源码被编译成Class文件后，虚拟机会将Class文件内的方法字节码载入系统并加以执行；

代码如何执行？
Java字节码在虚拟机中，属于基本执行指令，每个Java字节码指令是一个byte数字，并且有一个对应的助记符

目前所有的字节码指令大约有200余个，比如下面这些：

一个方法的java字节码指令，被编译到Java方法的Code属性中，如果想要查看指令的具体内容，可使用JDK自带的javap工具，javap常用参数如下：

示例：演示javap的使用

package hey.up;

public class JVMDemo {

public int calc(){
int a=500;
int b=200;
int c=50;
return (a+b) /c;
}
}

首先我们要编译这段代码，生成class文件：

之后在cmd中，来到项目文件夹，通过命令找到这个class文件，命令如下,注意路径：

输入这段代码后，会产生如下信息：

分析：

该代码首先显示这个Class文件的Java源文件名称，小版本和大版本号；

之后显示该类的常量，有21个；

之后显示方法：第1个方法为类的构造函数，是编译器自动插入的；

第2个方法为calc()方法。在方法体内显示了栈大小，局部变量表大小，字节码指令，行号，局部变量表等消息；

下面来分析红框内，也就是calc()方法的主体内容，看看它的执行过程：

左侧的字节码列表用加粗字体显示了正在执行的字节码，右侧分别显示了当前的局部变量表和操作数栈。在字节码部分，左侧的数字序号表示字节码偏移量，即当前字节码所在的位置，很明显，它不是行号。

字节码偏移量总是和前几个字节码的长度有关，第一条字节码为sipush，自然其偏移量为0。而sipush这条指令本身占用1个字节，但它接受一个双字节的参数，故整个sipush指令合计3个字节码，因此，其后续指令istore_1所在位置在偏移量3处，而istore_1指令为1字节，且不接收参数，故合计1字节，加上之前sipush的3字节，sipush200就在偏移量4的位置，依次类推

在执行第一条指令的时候，局部变量表第0项为this引用，表示当前对象。对于所有的非静态函数调用，为了能顺利访问this对象，都会将对象的引用放置在局部变量表第0个槽位。指令sipush的作用是将给定的参数压入操作数栈，故执行完sipush500后，操作数栈中含有数字500。

在虚拟机的指令集，还有一条指令为bipush，也是完成相同的功能，但是bipush仅接收一个字节作为其参数，因此，它只能处理-128~127的数字范围，这里的500已经超过了bipush的处理范围，故使用sipush，它可以支持-32768~32767。虚拟机通过这种细分的指令集，可以尽可能减少指令所占的空间，毕竟sipush要比bipush多占一个字节。

	虚拟机正在执行istore_1命令，store命令是从操作数栈中弹出一个元素，并将其存放在局部变量表中。一般说来，类似像store这样的命令需要带一个参数，用来指明将弹出的元素放在局部变量表的第几个位置。但是，为了尽可能压缩指令大小，使用专门的istore_1指令表示将弹出的元素放置在局部变量表第1个位置。类似的还有istore_0,istore_2,istore_3,它们分别表示从操作数栈顶弹出一个元素，存放在局部变量表第0，2，3个位置。由于局部变量表前几个位置总是非常常用，因此这种做法虽然增加了指令数量，但是可以大大压缩生成的字节码的体积。如果局部变量表很大，需要存储的槽位大于3，那么可以使用istore指令，外加一个参数，用来表示需要存放的槽位位置；所以在这条指令执行完毕后，操作数栈被清空，局部变量表1的位置存入500；
	接着，执行sipush200,将200压入操作数栈
	指令istore2，将200存入局部变量第2个位置，并清空操作数栈
	指令bipush50将50压入操作数栈
	指令istore_3将50弹出，并存放在局部变量表第3个位置
	指令iload_1将局部变量表第1个位置的值压入操作数栈。和store指令类似，虚拟机也提供了一系列类似的指令，比如iload_0,iload_2,iload_3等，分别表示将局部变量表第0,2,3个位置的值压入操作数栈。如果需要操作比较大的局部变量表，则可以使用iload，外加一个参数来指明局部变量表的位置。故在iload_1执行之后，操作数栈中，栈顶元素为500
	指令iload_2将第2个局部变量压入操作数栈
	指令iadd表示加法操作，它从操作数栈中弹出两个元素做加法，并将结果再压回操作数栈；
	指令iload_3将局部变量表第3位的50压入操作数栈；
	指令idiv表示整数除法，它从操作数栈中弹出两个元素，相除后将结果压入操作数栈。比iadd略显复杂的是，除法是需要考虑顺序的，idiv的做法是用栈顶第2顺位的严肃除以栈顶元素，故此处为700/50=14
	最后，通过ireturn，将当前函数操作数栈的顶层元素弹出，并将这个元素压入调用者函数的操作数栈中，所有在当前函数操作数栈中的其他元素都会被丢弃。如果当前返回的是synchroinzed方法，那么还会执行一个隐含的monitorexit指令退出临界区。最后，会丢弃当前方法的整个帧，恢复调用者的帧，并将控制权转交给调用者。

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标签： java 虚拟机

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