你還在為怎么查看字節(jié)碼指令而擔(dān)憂嗎？

前言

我們平時(shí)編碼過程中，可能很少去查看 Java 文件編譯后的字節(jié)碼指令。但是，不管你是因?yàn)閷夹g(shù)非常熱愛，喜歡刨根問底，還是想在別人面前裝X 。我認(rèn)為，都非常有必要了解一下常見的字節(jié)碼指令。這對于我們理解代碼的運(yùn)行原理也會很有幫助。

注釋會被執(zhí)行嗎？

比如，最近我就看到了二哥（沉默王二）的一篇文章，非常有意思，也讓我漲了見識了。且看代碼，可能會讓你懷疑人生~

public class TestAnno {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "張三";
        // \u000d str="李四";
        System.out.println(str);
    }
}

可以猜一下最終打印結(jié)果是什么。我來告訴你，結(jié)果是：“李四”。What？這是什么神仙操作。為何會這樣，這被注釋的代碼還能執(zhí)行？

別光顧著吃驚，我們來看一下為什么打印結(jié)果跟我們想象中的略有偏差。

仔細(xì)查看，發(fā)現(xiàn)注釋行中，有一個(gè) \u000d 。這是一個(gè) unicode 碼，它代表的是一個(gè)換行符。因此，在執(zhí)行后，就會把 str="李四" 這行代碼換行到下一行，從而導(dǎo)致了它也被編譯執(zhí)行。

有的小伙伴就說了，我怎么知道你說的是真是假呢，你這不是瞎說呢嗎，一點(diǎn)說服力都沒有啊。

好吧，這就需要我們看一下編譯后的字節(jié)碼了，編譯器總不能騙我們吧。

查看字節(jié)碼的兩種方式

我們知道，通過 javac 命令，可以把 java 文件編譯成 class 文件。然后，想看它的字節(jié)碼指令，需要用到 javap -c 反編譯一下。

但是，每次都通過命令行，還是有一些麻煩。因此，懶人福利來了。這里我提供兩種方式，直接在 idea 中就可以查看，非常的方便（果然，懶惰才是促使科技進(jìn)步的原動力?。?。

配置 External Tools

這種方式，其實(shí)就是先配置一下，JDK 中 javap 命令的位置，然后讓 idea 幫我們自動執(zhí)行 javap 命令。

找到 idea 的菜單欄，F(xiàn)ile --> Settings 。然后找到 External Tools 。

點(diǎn)擊加號，添加一個(gè) tool ，里邊的配置項(xiàng)，如下，

• Name，就給當(dāng)前 tool 起一個(gè)名字好了，用于使用時(shí)，在右鍵菜單選項(xiàng)中展示。
• Decriptions，描述此功能，別到時(shí)候你自己都忘了當(dāng)前配置這個(gè)東西是用來干嘛的了。
• Program：電腦本機(jī) javap 命令的絕對路徑。
• Arguments：填寫 -c $FileNameWithoutExtension$.class 就可以，代表編譯的class文件。
• Working directory：填寫 $OutputPath$/$FileDirRelativeToSourcepath$ ，代表class文件的工作目錄。

配置完成了，可以在idea中，直接右鍵，選擇配置中 Name 對應(yīng)的選項(xiàng)。

此時(shí) ，就可以打印出當(dāng)前類編譯后的字節(jié)碼指令。

我們稍后再來分析里邊的具體含義。下邊，還有另外一種使用插件的方式，來查看字節(jié)碼。而且功能更加強(qiáng)大。

jclasslib bytecode viewer 插件

同上，在 idea 的 setting 菜單，找到 Plugins 插件項(xiàng)，然后搜索這個(gè)插件。

安裝之后，并重啟 idea ，就可以生效了。

使用的時(shí)候，在 View 菜單，找到 show bytecode with jclasslib。

它可以查看基本信息，常量池，接口，屬性，方法等信息。如下，找到我們對應(yīng)的 main 方法。

這個(gè)插件還有一個(gè)好處，就是當(dāng)我們不知道某個(gè)指令是什么意思的時(shí)候，直接鼠標(biāo)在指令上邊單擊，就可以鏈接到官方的解釋。如，不知道第一行 ldc 什么意思，直接單擊 ldc 就可以跳轉(zhuǎn)到 oracle 官網(wǎng)對應(yīng)命令的解釋。這非常有利用我們學(xué)習(xí)此命令。

常用字節(jié)碼指令

以上兩種方式，都挺方便的，根據(jù)自己喜好自由選擇就好了。

相信你肯定也被很多字節(jié)碼指令搞的一頭霧水過，接下來，我們就一起學(xué)習(xí)下常用的指令都有哪些吧。之后，再來看上邊的例子就輕松很多了。

數(shù)據(jù)類型

我們知道 Java 是強(qiáng)類型語言，在使用之前肯定已經(jīng)確定了它的類型。而數(shù)據(jù)類型，無非就是基本數(shù)據(jù)類型和引用類型。它們對應(yīng)的字節(jié)碼，其實(shí)就是用它們的對應(yīng)類型的英文首字母來表示的。（引用類型除外）

例如，s 代表 short ， i 代表 int， l 代表 long ，f 代表 float，d 代表 double，b 代表 byte（不包括boolean），c 代表 char，a 代表 reference 引用。

加載和存儲指令

我們知道，一個(gè)方法的運(yùn)行，會在棧的棧幀中執(zhí)行。方法中的變量稱為局部變量，數(shù)的操作需要用到操作數(shù)棧。因此，加載和存儲指令，就是數(shù)據(jù)在局部變量表和操作數(shù)棧中來回傳輸。

將一個(gè)局部變量加載到操作數(shù)棧：如 iload、iload_  。表示加載的是 int 類型變量。

iload_  后邊帶數(shù)字代表第幾個(gè) int 型變量。例如 iload_0 代表把第一個(gè) int 型局部變量加載到操作數(shù)棧。

其他類型變量同上：lload ，fload ，dload，aload 。

將一個(gè)數(shù)值存儲到局部變量表：istore，istore_，lstore，lstore_，fstore，fstore_，dstore，dstore_，astore，astore_ 。

將一個(gè)常量加載到操作數(shù)棧：aconst_null，iconst_m1，iconst_，lconst_，fconst_，dconst_ ，bipush，sipush。

ldc 代表把 int、float、String類型常量從常量池中加載到操作數(shù)棧。ldc_w 代表寬索引。

ldc2_w 代表把 long 或 double 類型常量從常量池中加載到操作數(shù)棧。（寬索引）

這里需要說的是，int 類型根據(jù)數(shù)值的取值范圍不同，而采用不同的字節(jié)碼指令。

iconst_m1 代表 -1 ，iconst_ 代表 0~5 。bipush 代表 -128~127（byte取值范圍）， sipush 代表 -32768~32767（short取值范圍），ldc 在 int 中代表 -2147483648~2147483647（int取值范圍）。

public class TestByteCode {
    public static void main(String[] args) {
        int a = -1;
        int b = 0;
        int c = 1;
        int d = 2;
        int e = 3;
        int f = 4;
        int g = 5;
        int h = 127;
        int i = 32767;
        int j = 2147483647;
    }
}

其字節(jié)碼為：

0 iconst_m1
 1 istore_1
 2 iconst_0
 3 istore_2
 4 iconst_1
 5 istore_3
 6 iconst_2
 7 istore 4
 9 iconst_3
10 istore 5
12 iconst_4
13 istore 6
15 iconst_5
16 istore 7
18 bipush 127
20 istore 8
22 sipush 32767
25 istore 9
27 ldc #2 <2147483647>
29 istore 10
31 return

訪問指令

訪問類字段：getstatic，putstatic

訪問類實(shí)例字段：getfield，putfield

方法調(diào)用和返回

• invokevirtual ：用于調(diào)用對象的實(shí)例方法。
• invokeinterfce：用于調(diào)用接口方法。
• invokespecial：用于調(diào)用一些特殊的方法，如父類構(gòu)造方法，實(shí)例初始化方法，私有方法。
• invokestatic：用于調(diào)用類的靜態(tài)方法。
• invokedynamic：用于調(diào)用動態(tài)方法。

方法返回是跟返回類型相關(guān)，根據(jù)不同的返回類型，有不同的指令。

• return：返回 void。
• ireturn：注意，這個(gè)不止返回 int ，返回 boolean，byte，char，short 也用這個(gè)指令。其實(shí)，很多指令都沒有直接支持 byte,char，short和 boolean，而是用 int 類型代替。這是因?yàn)椋摂M機(jī)的操作碼長度只有一個(gè)字節(jié)，只能表示有限個(gè)數(shù)的指令。（我們這里所提到的所有指令，都只是方便我們記憶的助記符，而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部肯定還是一個(gè)字節(jié)，即 8 個(gè) bit 位的二進(jìn)制）
• lreturn：返回 long 類型。
• freturn：返回 float 類型。
• dreturn：返回 double 類型。
• areturn：返回引用類型。

其余字節(jié)碼指令

上邊介紹的指令只是很少一部分字節(jié)碼指令。但是，麻雀雖小，五臟俱全，也包括了最基本的變量定義，調(diào)用方法，和方法返回這些最基本的功能。同時(shí)，也足夠我們?nèi)ソ忉屔线叺膯栴}，為什么注釋行會被執(zhí)行了。

更多的字節(jié)碼指令可以參考《深入理解Java虛擬機(jī)》這本書的 6.4 節(jié)，和最后的附錄字節(jié)碼指令表。需要這本書的，可以在公眾號后臺回復(fù)“Java虛擬機(jī)”獲取。

由于字節(jié)碼指令太多，比如還有運(yùn)算指令，包括加減乘除、位運(yùn)算，比較指令等，if 等控制指令，類型強(qiáng)轉(zhuǎn)指令，還有多線程用到的同步鎖。And  so on ~

不可能把它們?nèi)坑涀”硶?，但是，其?shí)都是由規(guī)律可循的，很多都是見名知意，用各種英文首字母簡寫代表。比如，int類型的加法運(yùn)算，就是 iadd，double 類型的減法運(yùn)算是 dsub。等等。

因此，我這里只是給了一個(gè)引子，重要的還是需要自己去尋找方法，不斷的實(shí)踐探索 ~

另外，官方文檔才是最好的學(xué)習(xí)途徑：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html

注釋行字節(jié)碼

最后，學(xué)以致用，實(shí)踐出真知。我們一起看一下開頭拋出的問題吧，為什么注釋行會被執(zhí)行?？匆幌滤淖止?jié)碼指令就知道了。

public class TestAnno {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "張三";
        // \u000d str="李四";
        System.out.println(str);
    }
}

 //這里就是從常量池中取出一個(gè)字符串“張三”，然后加載到操作數(shù)棧
 0 ldc #2 <張三>
 //從操作數(shù)棧把這個(gè)字符串引用存儲到局部變量表中
 2 astore_1
 //從常量池中取出一個(gè)字符串“李四”，然后加載到操作數(shù)棧
 3 ldc #3 <李四>
 //可以發(fā)現(xiàn)和上邊一樣都是astore_1，說明指向的是同一個(gè)引用 str。
 //若定義另外一個(gè)str2賦值給“李四”，這個(gè)操作指令肯定就不同了。
 5 astore_1
 //訪問的是System類的靜態(tài)屬性out，我們知道它的類型是PrintStream
 6 getstatic #4 <java/lang/System.out>
 //將out這個(gè)引用加載到操作數(shù)棧棧頂，以便后邊操作它
 9 aload_1
 //調(diào)用out的實(shí)例方法 println ，用于打印結(jié)果到控制臺
10 invokevirtual #5 <java/io/PrintStream.println>
//main方法返回值為void
13 return

這里就不用再多余解釋了吧，可以從字節(jié)碼指令中看到，后邊的 str="李四" 被編譯器執(zhí)行了。

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