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你还在为怎么查看字节码指令而担忧吗？

武哥聊编程 · 公众号 · · 2020-05-08 09:00

正文

前言

我们平时编码过程中，可能很少去查看 Java 文件编译后的字节码指令。但是，不管你是因为对技术非常热爱，喜欢刨根问底，还是想在别人面前装X 。我认为，都非常有必要了解一下常见的字节码指令。这对于我们理解代码的运行原理也会很有帮助。

注释会被执行吗？

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，也让我涨了见识了。且看代码，可能会让你怀疑人生~

public class TestAnno {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "张三";
        // \u000d str="李四";
        System.out.println(str);
    }
}

可以猜一下最终打印结果是什么。我来告诉你，结果是：“李四”。What？这是什么神仙操作。为何会这样，这被注释的代码还能执行？

别光顾着吃惊，我们来看一下为什么打印结果跟我们想象中的略有偏差。

仔细查看，发现注释行中，有一个 \u000d 。这是一个 unicode 码，它代表的是一个换行符。因此，在执行后，就会把 str="李四" 这行代码换行到下一行，从而导致了它也被编译执行。

有的小伙伴就说了，我怎么知道你说的是真是假呢，你这不是瞎说呢吗，一点说服力都没有啊。

好吧，这就需要我们看一下编译后的字节码了，编译器总不能骗我们吧。

查看字节码的两种方式

我们知道，通过 javac 命令，可以把 java 文件编译成 class 文件。然后，想看它的字节码指令，需要用到 javap -c 反编译一下。

但是，每次都通过命令行，还是有一些麻烦。因此，懒人福利来了。这里我提供两种方式，直接在 idea 中就可以查看，非常的方便（果然，懒惰才是促使科技进步的原动力啊）。

配置 External Tools

这种方式，其实就是先配置一下，JDK 中 javap 命令的位置，然后让 idea 帮我们自动执行 javap 命令。

找到 idea 的菜单栏，File --> Settings 。然后找到 External Tools 。

点击加号，添加一个 tool ，里边的配置项，如下，

Name，就给当前 tool 起一个名字好了，用于使用时，在右键菜单选项中展示。
Decriptions，描述此功能，别到时候你自己都忘了当前配置这个东西是用来干嘛的了。
Program：电脑本机 javap 命令的绝对路径。
Arguments：填写 -c $FileNameWithoutExtension$.class 就可以，代表编译的class文件。
Working directory：填写 $OutputPath$/$FileDirRelativeToSourcepath$ ，代表class文件的工作目录。

配置完成了，可以在idea中，直接右键，选择配置中 Name 对应的选项。

此时，就可以打印出当前类编译后的字节码指令。

我们稍后再来分析里边的具体含义。下边，还有另外一种使用插件的方式，来查看字节码。而且功能更加强大。

jclasslib bytecode viewer 插件

同上，在 idea 的 setting 菜单，找到 Plugins 插件项，然后搜索这个插件。

安装之后，并重启 idea ，就可以生效了。

使用的时候，在 View 菜单，找到 show bytecode with jclasslib。

它可以查看基本信息，常量池，接口，属性，方法等信息。如下，找到我们对应的 main 方法。

这个插件还有一个好处，就是当我们不知道某个指令是什么意思的时候，直接鼠标在指令上边单击，就可以链接到官方的解释。如，不知道第一行 ldc 什么意思，直接单击 ldc 就可以跳转到 oracle 官网对应命令的解释。这非常有利用我们学习此命令。

常用字节码指令

以上两种方式，都挺方便的，根据自己喜好自由选择就好了。

相信你肯定也被很多字节码指令搞的一头雾水过，接下来，我们就一起学习下常用的指令都有哪些吧。之后，再来看上边的例子就轻松很多了。

数据类型

我们知道 Java 是强类型语言，在使用之前肯定已经确定了它的类型。而数据类型，无非就是基本数据类型和引用类型。它们对应的字节码，其实就是用它们的对应类型的英文首字母来表示的。（引用类型除外）

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。

加载和存储指令

我们知道，一个方法的运行，会在栈的栈帧中执行。方法中的变量称为局部变量，数的操作需要用到操作数栈。因此，加载和存储指令，就是数据在局部变量表和操作数栈中来回传输。

将一个局部变量加载到操作数栈：如 iload、iload_ 。表示加载的是 int 类型变量。

iload_ 后边带数字代表第几个 int 型变量。例如 iload_0 代表把第一个 int 型局部变量加载到操作数栈。

其他类型变量同上：lload ，fload ，dload，aload 。

将一个数值存储到局部变量表：istore，istore_，lstore，lstore_，fstore，fstore_，dstore，dstore_，astore，astore_ 。

将一个常量加载到操作数栈：aconst_null，iconst_m1，iconst_，lconst_，fconst_，dconst_ ，bipush，sipush。

ldc 代表把 int、float、String类型常量从常量池中加载到操作数栈。ldc_w 代表宽索引。

ldc2_w 代表把 long 或 double 类型常量从常量池中加载到操作数栈。（宽索引）

这里需要说的是，int 类型根据数值的取值范围不同，而采用不同的字节码指令。

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

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;
    }
}

其字节码为：

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

访问指令

访问类字段：getstatic，putstatic

访问类实例字段：getfield，putfield

方法调用和返回

invokevirtual ：用于调用对象的实例方法。
invokeinterfce：用于调用接口方法。
invokespecial：用于调用一些特殊的方法，如父类构造方法，实例初始化方法，私有方法。
invokestatic：用于调用类的静态方法。
invokedynamic：用于调用动态方法。

方法返回是跟返回类型相关，根据不同的返回类型，有不同的指令。

return：返回 void。
ireturn：注意，这个不止返回 int ，返回 boolean，byte，char，short 也用这个指令。其实，很多指令都没有直接支持 byte,char，short和 boolean，而是用 int 类型代替。这是因为，虚拟机的操作码长度只有一个字节，只能表示有限个数的指令。（我们这里所提到的所有指令，都只是方便我们记忆的助记符，而在计算机内部肯定还是一个字节，即 8 个 bit 位的二进制）
lreturn：返回 long 类型。
freturn：返回 float 类型。
dreturn：返回 double 类型。
areturn：返回引用类型。

其余字节码指令

上边介绍的指令只是很少一部分字节码指令。但是，麻雀虽小，五脏俱全，也包括了最基本的变量定义，调用方法，和方法返回这些最基本的功能。同时，也足够我们去解释上边的问题，为什么注释行会被执行了。

更多的字节码指令可以参考《深入理解Java虚拟机》这本书的 6.4 节，和最后的附录字节码指令表。需要这本书的，可以在公众号后台回复“Java虚拟机”获取。

由于字节码指令太多，比如还有运算指令，包括加减乘除、位运算，比较指令等，if 等控制指令，类型强转指令，还有多线程用到的同步锁。And so on ~

不可能把它们全部记住背会，但是，其实都是由规律可循的，很多都是见名知意，用各种英文首字母简写代表。比如，int类型的加法运算，就是 iadd，double 类型的减法运算是 dsub。等等。

因此，我这里只是给了一个引子，重要的还是需要自己去寻找方法，不断的实践探索 ~

另外，官方文档才是最好的学习途径：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html

注释行字节码

最后，学以致用，实践出真知。我们一起看一下开头抛出的问题吧，为什么注释行会被执行。看一下它的字节码指令就知道了。