Java虛擬機的指令由一個字節長度的、代表著某種特定操作含義的數字（稱為操作碼，Opcode）以及跟隨其后的零至多個代表此操作所需的參數（稱為操作數，Operand）構成。因為只有一個字節的長度，所以指令總數不能超過256個。

在Java虛擬機的指令集中，大多數指令都包含其操作所對應的數據類型信息，如：i代表對int類型的數據操作，l代表long，s代表short，b代表byte，c代表char，f代表float，d代表double，a代表reference。

解釋器的執行模型

Java虛擬機的解釋器的執行模型：

do {自動計算PC寄存器的值加1;根據PC寄存器指示的位置，從字節碼流中取出操作碼;if (字節碼存在操作數) 從字節碼流中取出操作數;執行操作碼所定義的操作; } while (字節碼流長度 > 0);

常量入棧指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0x01	aconst_null		將 null推送至棧頂
0x02	iconst_m1		將 -1(int)推送至棧頂
0x03	iconst_0		將 0(int)推送至棧頂
0x04	iconst_1		將 1(int)推送至棧頂
0x05	iconst_2		將 2(int)推送至棧頂
0x06	iconst_3		將 3(int)推送至棧頂
0x07	iconst_4		將 4(int)推送至棧頂
0x08	iconst_5		將 5(int)推送至棧頂
0x09	lconst_0		將 0(long)推送至棧頂
0x0a	lconst_1		將 1(long)推送至棧頂
0x0b	fconst_0		將 0(float)推送至棧頂
0x0c	fconst_1		將 1(float)推送至棧頂
0x0d	fconst_2		將 2(float)推送至棧頂
0x0e	dconst_0		將 0(double)推送至棧頂
0x0f	dconst_1		將 1(double)推送至棧頂
0x10	bipush	valuebyte	將一個byte值帶符號擴展成int推送至棧頂
0x11	sipush	valuebyte1 valuebyte2	將一個short值帶符號擴展成int推送至棧頂
0x12	ldc	indexbyte1	將int、float或String型常量值從常量池中推送至棧頂
0x13	ldc_w	indexbyte1 indexbyte2	將int、float或String型常量值從常量池中推送至棧頂（寬索引）
0x14	ldc2_w	indexbyte1 indexbyte2	將long或double型常量值從常量池中推送至棧頂（寬索引）

局部變量值轉載到棧中指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0x15	iload	indexbyte	從局部變量indexbyte中裝載int類型值推送至棧頂
0x16	lload	indexbyte	從局部變量indexbyte中裝載long類型值推送至棧頂
0x17	fload	indexbyte	從局部變量indexbyte中裝載float類型值推送至棧頂
0x18	dload	indexbyte	從局部變量indexbyte中裝載double類型值推送至棧頂
0x19	aload	indexbyte	從局部變量indexbyte中裝載引用類型值推送至棧頂
0x1a	iload_0		將第1個int型本地變量推送至棧頂
0x1b	iload_1		將第2個int型本地變量推送至棧頂
0x1c	iload_2		將第4個int型本地變量推送至棧頂
0x1d	iload_3		將第4個int型本地變量推送至棧頂
0x1e	lload_0		將第1個long型本地變量推送至棧頂
0x1f	lload_1		將第2個long型本地變量推送至棧頂
0x20	lload_2		將第3個long型本地變量推送至棧頂
0x21	lload_3		將第4個long型本地變量推送至棧頂
0x22	fload_0		將第1個float型本地變量推送至棧頂
0x23	fload_1		將第2個float型本地變量推送至棧頂
0x24	fload_2		將第3個float型本地變量推送至棧頂
0x25	fload_3		將第4個float型本地變量推送至棧頂
0x26	dload_0		將第1個double型本地變量推送至棧頂
0x27	dload_1		將第2個double型本地變量推送至棧頂
0x28	dload_2		將第3個double型本地變量推送至棧頂
0x29	dload_3		將第4個double型本地變量推送至棧頂
0x2a	aload_0		將第1個引用類型本地變量推送至棧頂
0x2b	aload_1		將第2個引用類型本地變量推送至棧頂
0x2c	aload_2		將第3個引用類型本地變量推送至棧頂
0x2d	aload_3		將第4個引用類型本地變量推送至棧頂
0x2e	iaload		將int類型數組的索引值推送至棧頂
0x2f	laload		將long類型數組的索引值推送至棧頂
0x30	faload		將float類型數組的索引值推送至棧頂
0x31	daload		將double類型數組的索引值推送至棧頂
0x32	aaload		將引用類型數組的索引值推送至棧頂
0x33	baload		將boolean或byte類型數組的索引值推送至棧頂（先轉換為int類型值，后壓棧）
0x34	caload		將char類型數組的索引值推送至棧頂（先轉換為int類型值，后壓棧）
0x35	saload		將short類型數組的索引值推送至棧頂（先轉換為int類型值，后壓棧）

將棧頂值保存到局部變量中指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0x36	(wide)istore	indexbyte	將棧頂int類型值保存到局部變量indexbyte中
0x37	(wide)lstore	indexbyte	將棧頂long類型值保存到局部變量indexbyte中
0x38	(wide)fstore	indexbyte	將棧頂float類型值保存到局部變量indexbyte中
0x39	(wide)dstore	indexbyte	將棧頂double類型值保存到局部變量indexbyte中
0x3a	(wide)astore	indexbyte	將棧頂引用類型值保存到局部變量indexbyte中
0x3b	istore_0		將棧頂int類型值保存到局部變量0中
0x3c	istore_1		將棧頂int類型值保存到局部變量1中
0x3d	istore_2		將棧頂int類型值保存到局部變量2中
0x3e	istore_3		將棧頂int類型值保存到局部變量3中
0x3f	lstore_0		將棧頂long類型值保存到局部變量0中
0x40	lstore_1		將棧頂long類型值保存到局部變量1中
0x41	lstore_2		將棧頂long類型值保存到局部變量2中
0x42	lstroe_3		將棧頂long類型值保存到局部變量3中
0x43	fstore_0		將棧頂float類型值保存到局部變量0中
0x44	fstore_1		將棧頂float類型值保存到局部變量1中
0x45	fstore_2		將棧頂float類型值保存到局部變量2中
0x46	fstore_3		將棧頂float類型值保存到局部變量3中
0x47	dstore_0		將棧頂double類型值保存到局部變量0中
0x48	dstore_1		將棧頂double類型值保存到局部變量1中
0x49	dstore_2		將棧頂double類型值保存到局部變量2中
0x4a	dstore_3		將棧頂double類型值保存到局部變量3中
0x4b	astroe_0		將棧頂引用類型值保存到局部變量0中
0x4c	astore_1		將棧頂引用類型值保存到局部變量1中
0x4d	astore_2		將棧頂引用類型值保存到局部變量2中
0x4e	astore_3		將棧頂引用類型值保存到局部變量3中
0x4f	iastore		將棧頂int類型值保存到指定int類型數組的指定索引位
0x50	lastore		將棧頂long類型值保存到指定long類型數組的指定索引位
0x51	fastore		將棧頂float類型值保存到指定float類型數組的指定索引位
0x52	dastore		將棧頂double類型值保存到指定double類型數組的指定索引位
0x53	aastore		將棧頂引用類型值保存到指定引用類型數組的指定索引位
0x54	bastroe		將棧頂boolean類型值或byte類型值保存到指定boolean類型數組或byte類型數組的指定索引位
0x55	castore		將棧頂char類型值保存到指定char類型數組的指定索引位
0x56	sastore		將棧頂short類型值保存到指定short類型數組的指定索引位

通用（無類型）棧操作指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0x00	nop		空操作
0x57	pop		從棧頂彈出一個字長的數據（不是long和double）
0x58	pop2		從棧頂彈出兩個字長的數據（一個long或double，或者是兩個單字節長度數值）
0x59	dup		復制棧頂一個字長的數據，將復制后的數據壓入棧頂
0x5a	dup_x1		復制棧頂一個字長的數據，彈出棧頂兩個字長數據，先將復制后的數據壓入棧頂，再將彈出的兩個字長數據壓入棧頂
0x5b	dup_x2		復制棧頂一個字長的數據，彈出棧頂三個字長的數據，將復制后的數據壓入棧頂，再將彈出的三個字長的數據壓入棧頂
0x5c	dup2		復制棧頂兩個字長的數據，將復制后的兩個字長的數據壓入棧頂
0x5d	dup2_x1		dup_x1 指令的雙倍版
0x5e	dup2_x2		dup_x2 指令的雙倍版
0x5f	swap		將棧最頂端的兩個數值互換（數值不能是long或double）

整數和浮動點數運算

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0x60	iadd		將棧頂兩int類型數相加，并將結果壓入棧頂
0x61	ladd		將棧頂兩long類型數相加，并將結果壓入棧頂
0x62	fadd		將棧頂兩float類型數相加，并將結果壓入棧頂
0x63	dadd		將棧頂兩double類型數相加，并將結果壓入棧頂
0x64	isub		將棧頂兩int類型數相減，并將結果壓入棧頂
0x65	lsub		將棧頂兩long類型數相減，并將結果壓入棧頂
0x66	fsub		將棧頂兩float類型數相減，并將結果壓入棧頂
0x67	dsub		將棧頂兩double類型數相減，并將結果壓入棧頂
0x68	imul		將棧頂兩int類型數相乘，并將結果壓入棧頂
0x69	lmul		將棧頂兩long類型數相乘，并將結果壓入棧頂
0x6a	fmul		將棧頂兩float類型數相乘，并將結果壓入棧頂
0x6b	dmul		將棧頂兩double類型數相乘，并將結果壓入棧頂
0x6c	idiv		將棧頂兩int類型數相除，并將結果壓入棧頂
0x6d	ldiv		將棧頂兩long類型數相除，并將結果壓入棧頂
0x6e	fdiv		將棧頂兩float類型數相除，并將結果壓入棧頂
0x6f	ddiv		將棧頂兩double類型數相除，并將結果壓入棧頂
0x70	irem		將棧頂兩int類型數取模，并將結果壓入棧頂
0x71	lrem		將棧頂兩long類型數取模，并將結果壓入棧頂
0x72	frem		將棧頂兩float類型數取模，并將結果壓入棧頂
0x73	drem		將棧頂兩double類型數取模，并將結果壓入棧頂
0x74	ineg		將棧頂int類型值取負，并將結果壓入棧頂
0x75	lneg		將棧頂long類型值取負，并將結果壓入棧頂
0x76	fneg		將棧頂float類型值取反，并將結果壓入棧頂
0x77	dneg		將棧頂double類型值取負，并將結果壓入棧頂
0x84	(wide)iinc	indexbyte constbyte	將整數值constbyte加到indexbyte指定的int類型的局部變量中(i++,i–,i+=2;)

邏輯運算 - 移位運算

指令碼操作碼（助記符）操作數棧描述（棧指操作數棧）

0x78	ishl	… , a , n	(a << n) 左移int類型值，并將結果壓入棧頂
0x79	lshl	… , a , n	(a << n) 左移long類型值，并將結果壓入棧頂
0x7a	ishr	… , a , n	(a >> n) 算術右移int類型值，并將結果壓入棧頂
0x7b	lshr	… , a , n	(a >> n) 算術右移long類型值，并將結果壓入棧頂
0x7c	iushr	… , a , n	(a >>> n) 邏輯右移int類型值，并將結果壓入棧頂
0x7d	lushr	… , a , n	(a >>> n) 邏輯右移long類型值，并將結果壓入棧頂

邏輯運算 - 位運算

指令碼操作碼（助記符）操作數棧描述（棧指操作數棧）

0x7e	iand	… , a , n	(a & b) 對int類型按位與運算，并將結果壓入棧頂
0x7f	land	… , a , n	(a & b) 對long類型的按位與運算，并將結果壓入棧頂
0x80	ior	… , a , n	(a | b) 對int類型的按位或運算，并將結果壓入棧頂
0x81	lor	… , a , n	(a | b) 對long類型的按位或運算，并將結果壓入棧頂
0x82	ixor	… , a , n	(a ^ b) 對int類型的按位異或運算，并將結果壓入棧頂
0x83	lxor	… , a , n	(a ^ b) 對long類型的按位異或運算，并將結果壓入棧頂

類型轉換指令

指令碼操作碼（助記符）操作數棧描述（棧指操作數棧）

0x85	i2l	… , a	(long) a, 將棧頂int類型值轉換為long類型值，并將結果壓入棧頂
0x86	i2f	… , a	(float) a, 將棧頂int類型值轉換為float類型值，并將結果壓入棧頂
0x87	i2d	… , a	(double) a, 將棧頂int類型值轉換為double類型值，并將結果壓入棧頂
0x88	l2i	… , a	(int) a, 將棧頂long類型值轉換為int類型值，并將結果壓入棧頂
0x89	l2f	… , a	(float) a, 將棧頂long類型值轉換為float類型值，并將結果壓入棧頂
0x8a	l2d	… , a	(double) a, 將棧頂long類型值轉換double類型值，并將結果壓入棧頂
0x8b	f2i	… , a	(int) a, 將棧頂float類型值轉換為int類型值，并將結果壓入棧頂
0x8c	f2l	… , a	(long) a, 將棧頂float類型值轉換為long類型值，并將結果壓入棧頂
0x8d	f2d	… , a	(double) a, 將棧頂float類型值轉換為double類型值，并將結果壓入棧頂
0x8e	d2i	… , i	(double) a, 將棧頂double類型值轉換為int類型值，并將結果壓入棧頂
0x8f	d2l	… , a	(long) a, 將棧頂double類型值轉換為long類型值，并將結果壓入棧頂
0x90	d2f	… , a	(float) a, 將棧頂double類型值轉換為float類型值，并將結果壓入棧頂
0x91	i2b	… , a	(byte) a, 將棧頂int類型值截斷成byte類型，后帶符號擴展成int類型值壓入棧頂
0x92	i2c	… , a	(char) a, 將棧頂int類型值截斷成char類型值，后帶符號擴展成int類型值壓入棧頂
0x93	i2s	… , a	(short) a, 將棧頂int類型值截斷成short類型值，后帶符號擴展成int類型值壓入棧頂

控制流指令 - 比較指令

指令碼操作碼（助記符）操作數棧描述（棧指操作數棧）

0x94	lcmp	… , a , b	比較棧頂兩long類型值，前者大，1入棧；相等，0入棧；后者大，-1入棧 [a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1)]
0x95	fcmpl	… , a , b	比較棧頂兩float類型值，前者大，1入棧；相等，0入棧；后者大，-1入棧；有NaN存在，-1入棧 [a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1)]
0x96	fcmpg	… , a , b	比較棧頂兩float類型值，前者大，1入棧；相等，0入棧；后者大，-1入棧；有NaN存在，-1入棧 [a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1)]
0x97	dcmpl	… , a , b	比較棧頂兩double類型值，前者大，1入棧；相等，0入棧；后者大，-1入棧；有NaN存在，-1入棧 [a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1)]
0x98	dcmpg	… , a , b	比較棧頂兩double類型值，前者大，1入棧；相等，0入棧；后者大，-1入棧；有NaN存在，-1入棧 [a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1)]

控制流指令 - 條件跳轉指令

指令碼操作碼（助記符）棧操作之前棧操作之后描述（棧指操作數棧）

0x99	ifeq	… , i	…	若棧頂int類型值為0則跳轉 (jump if i == 0)
0x9a	ifne	… , i	…	若棧頂int類型值不為0則跳轉 (jump if i != 0)
0x9b	iflt	… , i	…	若棧頂int類型值小于0則跳轉 (jump if i < 0)
0x9c	ifge	… , i	…	若棧頂int類型值大于等于0則跳轉 (jump if i >= 0)
0x9d	ifgt	… , i	…	若棧頂int類型值大于0則跳轉 (jump if i > 0)
0x9e	ifle	… , i	…	若棧頂int類型值小于等于0則跳轉 (jump if i <= 0)
0x9f	if_icmpeq	… , i , j	…	若棧頂兩int類型值相等則跳轉 (jump if i == j)
0xa0	if_icmpne	… , i , j	…	若棧頂兩int類型值不相等則跳轉 (jump if i != j)
0xa1	if_icmplt	… , i , j	…	若棧頂兩int類型值前小于后則跳轉 (jump if i < j)
0xa4	if_icmple	… , i , j	…	若棧頂兩int類型值前小于等于后則跳轉 (jump if i <= j)
0xa3	if_icmpgt	… , i , j	…	若棧頂兩int類型值前大于后則跳轉 (jump if i > j)
0xa2	if_icmpge	… , i , j	…	若棧頂兩int類型值前大于等于后則跳轉 (jump if i >= j)
0xa5	if_acmpeq	… , o , p	…	若棧頂兩引用類型值相等則跳轉 (jump if o == p)
0xa6	if_acmpne	… , o , p	…	若棧頂兩引用類型值不相等則跳轉 (jump if o != p)
0xc6	ifnull	… , o	…	若棧頂引用值為null則跳轉 (jump if o == null)
0xc7	ifnonnull	… , o	…	若棧頂引用值不為null則跳轉 (jump if o != null)

控制流指令 - 無條件跳轉指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0xa7	goto	branchbyte1 branchbyte2	無條件跳轉到指定位置
0xc8	goto_w	branchbyte1 branchbyte2 branchbyte3 branchbyte4	無條件跳轉到指定位置（寬索引）

控制流指令 - 表跳轉指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0xaa	tableswitch	<0 - 3bytepad> defaultbyte1 defaultbyte2 defaultbyte3 defaultbyte4 lowbyte1 lowbyte2 lowbyte3 lowbyte4 highbyte1 highbyte2 highbyte3 highbyte4 jump offsets…	通過索引訪問跳轉表，并跳轉 jump always
0xab	lookupswitch	<0 - 3bytepad> defaultbyte1 defaultbyte2 defaultbyte3 defaultbyte4 npairs1 npairs2 npairs3 npairs4 match offsets	通過鍵值訪問跳轉表，并跳轉 jump always

控制流指令 - 異常和finally

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0xbf	athrow		拋出異常
0xa8	jsr	branchbyte1 branchbyte2	跳轉到子例程序
0xc9	jsr_w	branchbyte1 branchbyte2 branchbyte3 branchbyte4	跳轉到子例程序（寬索引）
0xa9	(wide)ret	indexbyte	返回子例程序

對象操作指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0xbb	new	indexbyte1 indexbyte2	創建新的對象實例，并將其引用壓入棧頂
0xc0	checkcast	indexbyte1 indexbyte	類型強轉，如果該檢查未通過將會拋出ClassCastException異常
0xc1	instanceof	indexbyte1 indexbyte2	檢查對象是否是指定的類的實例。如果是，1進棧；否則，0進棧
0xb2	getstatic	indexbyte1 indexbyte2	獲取靜態字段的值，并將其引用壓入棧頂
0xb3	putstatic	indexbyte1 indexbyte2	給靜態字段賦值
0xb4	getfield	indexbyte1 indexbyte2	獲取對象字段的值，并將其引用壓入棧頂
0xb5	putfield	indexbyte1 indexbyte2	給對象字段賦值

數組操作指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0xbc	newarray	atype	創建type類型的數組
0xbd	anewarray	indexbyte1 indexbyte2	創建引用類型的數組
0xbe	arraylength		獲取一維數組的長度
0xc5	multianewarray	indexbyte1 indexbyte2 dimension	創建dimension維度的數組

方法調用指令

指令碼操作碼（助記符）操作數描述（棧指操作數棧）

0xb7	invokespecial	indexbyte1 indexbyte2	編譯時方法綁定調用方法
0xb6	invokevirtual	indexbyte1 indexbyte2	運行時方法綁定調用方法
0xb8	invokestatic	indexbyte1 indexbyte2	調用靜態方法
0xb9	invokeinterface	indexbyte1 indexbyte2 count 0	調用接口方法

方法返回指令

指令碼操作碼（助記符）描述（棧指操作數棧）

0xac	ireturn	返回int類型值
0xad	lreturn	返回long類型值
0xae	freturn	返回float類型值
0xaf	dreturn	返回double類型值
0xb0	areturn	返回引用類型值
0xb1	return	void函數返回

線程同步指令

指令碼操作碼（助記符）描述（棧指操作數棧）

0xc2	monitorenter	進入并獲得對象監視器，獲取對象鎖，用于同步方法或者同步塊
0xc3	monitorexit	釋放并退出對象監視器，釋放對象鎖，用于同步方法或者同步塊

wide指令

指令碼操作碼（助記符）描述（棧指操作數棧）

0xc4	wide	使用附加字節擴展局部變量的寬度（iinc指令特殊）

示例

方法的執行示例

Java源碼：

public int inc() {int x;try {x = 1;return x;} catch (Exception e) {x = 2;return x;} finally {x = 3;} }

編譯后的ByteCode字節碼及異常表：

public int inc();Code:Stack=1, Locals=5, Args_size=10: iconst_1 // try塊中的x=11: istore_12: iload_1 // 保存x到returnValue中，此時x=13: istore 45: iconst_3 // finaly塊中的x=36: istore_17: iload 4 // 將returnValue中的值放到棧頂，準備給ireturn返回9: ireturn10: astore_2 // 給catch中定義的Exception e賦值，存儲在變量槽 2中11: iconst_2 // catch塊中的x=212: istore_113: iload_1 // 保存x到returnValue中，此時x=214: istore 416: iconst_3 // finaly塊中的x=317: istore_118: iload 4 // 將returnValue中的值放到棧頂，準備給ireturn返回20: ireturn21: astore_3 // 如果出現了不屬于java.lang.Exception及其子類的異常才會走到這里22: iconst_3 // finaly塊中的x=323: istore_124: aload_3 // 將異常放置到棧頂，并拋出25: athrowException table:from to target type0 5 10 Class java/lang/Exception0 5 21 any10 16 21 any

編譯器為這段Java源碼生成了三條異常表記錄，對應三條可能出現的代碼執行路徑。從Java代碼的語義上講，這三條執行路徑分別為：

• 如果try語句塊中出現屬于Exception或其子類的異常，轉到catch語句塊處理；
• 如果try語句塊中出現不屬于Exception或其子類的異常，轉到finally語句塊處理；
• 如果catch語句塊中出現任何異常，轉到finally語句塊處理。

參考

《深入理解JAVA虛擬機》

https://www.cnblogs.com/honger/p/6815198.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解JVM - 虚拟机字节码指令集的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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