字節(jié)碼指令簡(jiǎn)介

Java虛擬機(jī)指令由操作碼（Opcode）和跟隨其后的零至多個(gè)操作數(shù)（Operand）組成。

• 操作碼：一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的，代表某種特定操作含義的數(shù)字。

• 操作數(shù)：操作碼需要的參數(shù)。

字節(jié)碼與數(shù)據(jù)類型

opcodebyteshortintlongfloatdoublecharreference

Tstore			istore	lstore	fstore	dstore		astore
Tinc				iinc
Taload	baload	saload	iaload	laload	faload	daload	caload	aaload
Tastore	bastore	sastore	iastore	lastore	fastore	dastore	castore	astore
Tadd			iadd	ladd	fadd	dadd
Tsub			isub	lsub	fsub	dsub
Tmul			imul	lmul	fmul	dmul
Tdiv			idiv	ldiv	fdiv	ddiv
Trem			irem	lrem	frem	drem
Tneg			ineg	lneg	fneg	dneg
Tshl			ishl	lshl
Tshr			ishr	lshr
Tushr			iushr	lushr
Tand			iand	land
Tor			ior	lor
Txor			ixor	lxor
i2T	i2b	i2s		i2l	i2f	i2d
l2T			l2i		l2f	l2d
f2T			f2i	f2l		f2d
d2T			d2i	d2l	d2f
Tcmp				lcmp
Tcmpl					fcmpl	dcmpl
Tcmpg					fcmpg	dcmpg
if_TempOP			if_iempOP					if_aempOP
Treturn			ireturn	lreturn	freturn	dreturn		areturn

大部分指令都沒有支持整數(shù)類型byte、 char和short， 沒有任何指令支持boolean類型。 編譯器會(huì)在編譯期或運(yùn)行期將byte和short類型的數(shù)據(jù)帶符號(hào)擴(kuò)展（Sign-Extend） 為相應(yīng)的int類型數(shù)據(jù)， 將boolean和char類型數(shù)據(jù)零位擴(kuò)展（Zero-Extend） 為相應(yīng)的int類型數(shù)據(jù)。 與之類似， 在處理boolean、 byte、 short和char類型的數(shù)組時(shí)， 也會(huì)轉(zhuǎn)換為使用對(duì)應(yīng)的int類型的字節(jié)碼指令來處理。 因此， 大多數(shù)對(duì)于boolean、 byte、 short和char類型數(shù)據(jù)的操作， 實(shí)際上都是使用相應(yīng)的對(duì)int類型作為運(yùn)算類型（Computational Type） 來進(jìn)行的。

加載和存儲(chǔ)指令

加載和存儲(chǔ)指令用于將數(shù)據(jù)在棧幀中的局部變量表和操作數(shù)棧之間來回傳輸 。

• 將一個(gè)局部變量加載到操作棧：iload,iload_0,iload_1,iload_2,iload_3,lload,lload_0,lload_1,lload_2,lload_3,fload_0,fload_1,fload_2,fload_3,dload,dload_0,dload_1,dload_2,dload_3,aload,aload_0,aload_1,aload_2,aload_3

  iload_0 表示將第0個(gè)變量槽中的int型變量推到操作數(shù)棧棧頂。

  iload_1 表示將第1個(gè)變量槽中的int型變量推到操作數(shù)棧棧頂。

  iload 后面會(huì)跟一個(gè)參數(shù)n，表示將第n個(gè)變量槽中的int行變量推送到操作數(shù)棧棧頂。

  其余的指令同理。

• 將一個(gè)數(shù)值從操作數(shù)棧存儲(chǔ)到局部變量表中：

  istore、 istore_<n>、 lstore、 lstore_<n>、 fstore、fstore_<n>、 dstore、 dstore_<n>、 astore、 astore_<n>

• 將一個(gè)常量加載到操作數(shù)棧：

  bipush、 sipush、 ldc、 ldc_w、 ldc2_w、 aconst_null、 iconst_m1、iconst_<i>、 lconst_<l>、 fconst_<f>、 dconst_<d>

• 擴(kuò)充局部變量表的訪問索引的指令

  wide #拓展本地變量的寬度，用于修改其他指令行為

  ?

  public class Test2{public int inc(int a,int b,int c,int d,int e,int f,int h,int j,int k){int z = a + 9;return z;} }

  利用javac -g Test2.java編譯該源文件，再利用javap -v Test2.class反編譯：

  public int inc(int, int, int, int, int, int, int, int, int);descriptor: (IIIIIIIII)Iflags: ACC_PUBLICCode:stack=2, locals=11, args_size=100: iload_1 # 將第1個(gè)變量槽中的int型變量推送到棧頂，即將變量a推送到棧頂1: bipush 9 # 將int型常量9推送到棧頂3: iadd # 將棧頂?shù)膬蓚€(gè)int型數(shù)值相加并壓入棧頂，即a+94: istore 10 # 將棧頂int型數(shù)值存入指定的本地變量槽，及將a+9的結(jié)果賦值給變量Z6: iload 10 # 將第10個(gè)變量槽中的變量推送值棧頂8: ireturn # 彈棧，從當(dāng)前方法返回int，及return z;LineNumberTable:line 3: 0line 4: 6LocalVariableTable:Start Length Slot Name Signature0 9 0 this LTest2;0 9 1 a I0 9 2 b I0 9 3 c I0 9 4 d I0 9 5 e I0 9 6 f I0 9 7 h I0 9 8 j I0 9 9 k I6 3 10 z I

運(yùn)算指令

運(yùn)算指令用于將操作數(shù)棧上的兩個(gè)值進(jìn)行某種特定的運(yùn)算，并將結(jié)果重新壓入操作棧頂。可分為對(duì)整型數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的指令和對(duì)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算指令。

不存在直接支持byte、 short、 char和boolean類型的算術(shù)指令 ，而是使用操作int類型的指令代替。

#加法指令： iadd、 ladd、 fadd、 dadd #減法指令： isub、 lsub、 fsub、 dsub #乘法指令： imul、 lmul、 fmul、 dmul #除法指令： idiv、 ldiv、 fdiv、 ddiv #求余指令： irem、 lrem、 frem、 drem #取反指令： ineg、 lneg、 fneg、 dneg #位移指令： ishl、 ishr、 iushr、 lshl、 lshr、 lushr #按位或指令： ior、 lor #按位與指令： iand、 land #按位異或指令： ixor、 lxor #局部變量自增指令： iinc #比較指令： dcmpg、 dcmpl、 fcmpg、 fcmpl、 lcmp

類型轉(zhuǎn)換指令

類型轉(zhuǎn)換指令可以將兩種不同的數(shù)值類型相互轉(zhuǎn)換 。

**寬化類型轉(zhuǎn)換：**小范圍類型向大范圍類型的安全轉(zhuǎn)換。

以下數(shù)值類型的寬化類型轉(zhuǎn)換無序顯示的轉(zhuǎn)換指令：

1. int到long，float，double2. long到float，double3. float到double

窄化類型轉(zhuǎn)換：窄化類型轉(zhuǎn)換必須顯示的使用轉(zhuǎn)換指令來完成

i2b、i2c、i2s、l2i、f2i、f2l、d2i、d2l、d2f

窄化轉(zhuǎn)換可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果產(chǎn)生不同的正負(fù)號(hào)、不同的數(shù)量級(jí)的情況，很可能會(huì)出現(xiàn)精度丟失。

JVM將浮點(diǎn)值轉(zhuǎn)換為int或者long時(shí)，需要遵循以下規(guī)則：

• 如果浮點(diǎn)值是NaN， 那轉(zhuǎn)換結(jié)果就是int或long類型的0。
• 如果浮點(diǎn)值不是無窮大的話， 浮點(diǎn)值使用IEEE 754的向零舍入模式取整， 獲得整數(shù)值v。 如果v在目標(biāo)類型T（int或long） 的表示范圍之類， 那轉(zhuǎn)換結(jié)果就是v； 否則， 將根據(jù)v的符號(hào)， 轉(zhuǎn)換為T所能表示的最大或者最小正數(shù)。

細(xì)節(jié)參看：IEEE 754

對(duì)象創(chuàng)建與訪問指令

·創(chuàng)建類實(shí)例的指令： new ·創(chuàng)建數(shù)組的指令： newarray、 anewarray、 multianewarray ·訪問類字段（static字段， 或者稱為類變量） 和實(shí)例字段（非static字段， 或者稱為實(shí)例變量）的指令： getfield、 putfield、 getstatic、 putstatic ·把一個(gè)數(shù)組元素加載到操作數(shù)棧的指令： baload、 caload、 saload、 iaload、 laload、 faload、daload、 aaload ·將一個(gè)操作數(shù)棧的值儲(chǔ)存到數(shù)組元素中的指令： bastore、 castore、 sastore、 iastore、 fastore、dastore、 aastore ·取數(shù)組長(zhǎng)度的指令： arraylength ·檢查類實(shí)例類型的指令： instanceof、 checkcast

操作數(shù)棧管理指令

·將操作數(shù)棧的棧頂一個(gè)或兩個(gè)元素出棧： pop、 pop2 ·復(fù)制棧頂一個(gè)或兩個(gè)數(shù)值并將復(fù)制值或雙份的復(fù)制值重新壓入棧頂： dup、 dup2、 dup_x1、dup2_x1、 dup_x2、 dup2_x2 ·將棧最頂端的兩個(gè)數(shù)值互換： swap

控制轉(zhuǎn)移指令

控制轉(zhuǎn)移指令可以讓Java虛擬機(jī)有條件或無條件地從指定位置指令（而不是控制轉(zhuǎn)移指令） 的下一條指令繼續(xù)執(zhí)行程序， 從概念模型上理解， 可以認(rèn)為控制指令就是在有條件或無條件地修改PC寄存器的值。

·條件分支： ifeq、 iflt、 ifle、 ifne、 ifgt、 ifge、 ifnull、 ifnonnull、 if_icmpeq、 if_icmpne、 if_icmplt、if_icmpgt、 if_icmple、 if_icmpge、 if_acmpeq和if_acmpne ·復(fù)合條件分支： tableswitch、 lookupswitch ·無條件分支： goto、 goto_w、 jsr、 jsr_w、 ret

方法調(diào)用和返回指令

·invokevirtual指令： 用于調(diào)用對(duì)象的實(shí)例方法， 根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型進(jìn)行分派（虛方法分派） ，這也是Java語言中最常見的方法分派方式。 ·invokeinterface指令： 用于調(diào)用接口方法， 它會(huì)在運(yùn)行時(shí)搜索一個(gè)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口方法的對(duì)象， 找出適合的方法進(jìn)行調(diào)用。 ·invokespecial指令： 用于調(diào)用一些需要特殊處理的實(shí)例方法， 包括實(shí)例初始化方法、 私有方法和父類方法。 ·invokestatic指令： 用于調(diào)用類靜態(tài)方法（static方法） 。 ·invokedynamic指令： 用于在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)解析出調(diào)用點(diǎn)限定符所引用的方法。 并執(zhí)行該方法。 前面四條調(diào)用指令的分派邏輯都固化在Java虛擬機(jī)內(nèi)部， 用戶無法改變， 而invokedynamic指令的分派邏輯是由用戶所設(shè)定的引導(dǎo)方法決定的

異常處理指令

athrow

處理異常是由異常表來完成的，而非字節(jié)碼指令。

同步指令

Java虛擬機(jī)可以支持方法級(jí)的同步和方法內(nèi)部一段指令序列的同步， 這兩種同步結(jié)構(gòu)都是使用管程（Monitor， 更常見的是直接將它稱為“鎖”） 來實(shí)現(xiàn)的。

方法級(jí)的同步是隱式的， 無須通過字節(jié)碼指令來控制， 它實(shí)現(xiàn)在方法調(diào)用和返回操作之中。 虛擬機(jī)可以從方法常量池中的方法表結(jié)構(gòu)中的ACC_SYNCHRONIZED訪問標(biāo)志得知一個(gè)方法是否被聲明為同步方法。 當(dāng)方法調(diào)用時(shí)， 調(diào)用指令將會(huì)檢查方法的ACC_SYNCHRONIZED訪問標(biāo)志是否被設(shè)置， 如果設(shè)置了， 執(zhí)行線程就要求先成功持有管程， 然后才能執(zhí)行方法， 最后當(dāng)方法完成（無論是正常完成還是非正常完成） 時(shí)釋放管程。 在方法執(zhí)行期間， 執(zhí)行線程持有了管程， 其他任何線程都無法再獲取到同一個(gè)管程。 如果一個(gè)同步方法執(zhí)行期間拋出了異常， 并且在方法內(nèi)部無法處理此異常， 那這個(gè)同步方法所持有的管程將在異常拋到同步方法邊界之外時(shí)自動(dòng)釋放。同步一段指令集序列通常是由Java語言中的synchronized語句塊來表示的， Java虛擬機(jī)的指令集中monitorenter和monitorexit兩條指令來支持synchronized關(guān)鍵字的語義， 正確實(shí)現(xiàn)synchronized關(guān)鍵字需要Javac編譯器與Java虛擬機(jī)兩者共同協(xié)作支持 .

下篇文章針對(duì)這點(diǎn)做實(shí)例分析。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM004_字节码指令简介的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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