一瘦馍、概述

• Java字節(jié)碼對于虛擬機，就好像匯編語言對于計算機腌零，屬于基本執(zhí)行指令
• Java虛擬機的指令由“一個字節(jié)長度”的梯找、代表著某種特定操作含義的數(shù)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參數(shù)（稱為操作數(shù)益涧，Operands）而構(gòu)成锈锤。由于Java虛擬機采用面向操作數(shù)棧而不是寄存器的結(jié)構(gòu)，所以大多數(shù)的指令都不包含操作數(shù)闲询，只有一個操作碼
• 由于限制了 Java 虛擬機操作碼的長度為一個字節(jié)（0~255）久免，這意味著指令集的操作碼總數(shù)不可能超過 256 條
• 熟悉虛擬機的指令對于動態(tài)字節(jié)碼生成、反編譯 Class 文件扭弧、Class文件修補都有著非常重要的價值阎姥。因此閱讀字節(jié)碼作為了解 Java 虛擬機的基礎(chǔ)技能，需要熟練掌握常見指令
• 如果不考慮異常處理的話鸽捻，那么Java虛擬機的解釋器可以使用下面這個偽代碼當(dāng)做最基本的執(zhí)行模型來理解

do {
  自動計算PC寄存器的值加1呼巴；
  根據(jù)PC寄存器的指示位置，從字節(jié)碼流中取出操作碼御蒲；
  if(字節(jié)碼存在操作數(shù))從字節(jié)碼流中取出操作數(shù)衣赶；
  執(zhí)行操作碼所定義的操作；
}while(字節(jié)碼長度 > 0)

二厚满、字節(jié)碼與數(shù)據(jù)類型

在Java虛擬機的指令集中府瞄，大多數(shù)的指令都包含了其操作所對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型信息。如 iload 指令用于從局部變量表中加載 int 類型的數(shù)據(jù)到“操作數(shù)椀夤浚”中遵馆，而fload指令加載的則是 float 類型的數(shù)據(jù)

1鲸郊、對于大部分與數(shù)據(jù)類型相關(guān)的字節(jié)碼指令，它們的操作碼助記符中都有特殊的字符來表名專門為哪種數(shù)據(jù)類型服務(wù)

• i：代表 int 類型的數(shù)據(jù)操作
• l：代表 long 類型的數(shù)據(jù)操作
• s：代表 short 類型的數(shù)據(jù)操作
• b：代表 byte 類型的數(shù)據(jù)操作
• c：代表 char 類型的數(shù)據(jù)操作
• f：代表 float 類型的數(shù)據(jù)操作
• d：代表 double 類型的數(shù)據(jù)操作
• 也有一些指令的助記符中沒有明確指明操作類型的字母（arraylength指令）货邓，它沒有代表數(shù)據(jù)類型的特殊字符秆撮，但是操作數(shù)永遠只能是一個數(shù)組類型的對象
• byte、char逻恐、short像吻、boolean類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為 int 類型數(shù)據(jù)

2、指令分類

• 加載與存儲指令
• 算術(shù)指令
• 類型轉(zhuǎn)換指令
• 對象的創(chuàng)建與訪問指令
• 方法調(diào)用與返回指令
• 操作數(shù)棧管理執(zhí)行
• 比較控制指令
• 異常處理指令
• 同步控制指令

3复隆、做值相關(guān)操作時

• 一個指令拨匆，可以從局部變量表、常量池挽拂、堆中對象惭每、方法調(diào)用、系統(tǒng)調(diào)用中等取得數(shù)據(jù)亏栈，這些數(shù)據(jù)（可能是值台腥、可能是對象的引用）被壓入操作數(shù)棧
• 一個指令，也可以從操作數(shù)棧中取出一到多個值(pop多次)绒北，完成賦值黎侈、加減乘除、方法傳參闷游、系統(tǒng)調(diào)用等等操作

三峻汉、加載與存儲指令

1、作用

• 加載和存儲指令用于將數(shù)據(jù)從棧幀的局部變量表和操作數(shù)棧之間來回傳遞

2脐往、常用指令

• 局部變量壓棧指令：將一個局部變量加載到操作數(shù)棧:xload休吠、xload_<n>（其中x為 i、l业簿、f瘤礁、d、a梅尤；n為 0~3）
• 常量入棧指令：將一個常量加載到操作數(shù)棧：bipush柜思、sipush、ldc巷燥、ldc_w酝蜒、ldc2_w、aconst_null矾湃、iconst_m1、iconst_<i>堕澄、lconst_<l>邀跃、fconst_<f>霉咨、dconst_<d>
• 出棧裝入局部變量表指令：將一個數(shù)值從操作數(shù)棧存儲到局部變量表：xstore、xstore_<n>（其中x為i拍屑、l途戒、f、d僵驰、a喷斋；n為0~3）；xastore（其中x為i蒜茴、l星爪、f、d粉私、a顽腾、b、c诺核、s）
• 擴充局部變量表的訪問索引的指令：wide

3抄肖、說明

• 有一部分指令助記符是以尖括號結(jié)尾的(iload_<n>)。這些指令助記符實際上代表了一組指令(如：iload_<n>代表了iload_0窖杀、iload_1漓摩、iload_2和iload_3這幾個指令)。這幾組指令都是某個帶有一個操作數(shù)的通用指令（如iload）的特殊形式入客，對于這若干組特殊指令來說管毙，它們表面上沒有操作數(shù)，不需要進行取操作數(shù)的動作痊项，但操作數(shù)都隱含在指令中
• iload_0的語義與操作數(shù)為0時的 iload 指令語義完全一致锅风。在尖括號之間的字母指定了指令隱含操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型
  • <n>：代表非負的整數(shù)
  • <i>：代表是 int 類型數(shù)據(jù)
  • <l>：代表long類型
  • <f>：代表float類型
  • <d>：代表double類型
  • 操作 byte、char鞍泉、short和boolean類型數(shù)據(jù)時皱埠，經(jīng)常用int類型的指令來表示
• iload_0：代表將局部變量表中索引為0位置的數(shù)據(jù)壓入操作數(shù)棧中
• iload 0：代表將局部變量表中索引為0位置的數(shù)據(jù)壓入操作數(shù)棧中
• iload 4：代表將局部變量表中索引為4位置的數(shù)據(jù)壓入操作數(shù)棧中

4、操作數(shù)棧（Operand Stack）

• Java字節(jié)碼是Java虛擬機所使用的指令集咖驮。因此边器，它與Java虛擬機基于棧的計算模型是密不可分的。在解釋執(zhí)行過程中托修，每當(dāng)為Java方法分配棧幀時忘巧，Java虛擬機往往需要開辟一塊額外的空間作為“操作數(shù)棧，來存放計算的操作數(shù)以及返回結(jié)果”

  
  
  image.png

5睦刃、局部變量表（Local Variables）

• Java方法棧幀的另外一個重要組成部分則是局部變量區(qū)砚嘴，字節(jié)碼程序可以將計算的結(jié)果緩存在局部變量區(qū)之中。實際上，Java虛擬機將局部變量區(qū)當(dāng)成一個數(shù)組际长，依次存放 this 指針（僅非靜態(tài)方法）耸采，所傳入的參數(shù)，以及字節(jié)碼中的局部變量

• long類型以及double類型的值將占據(jù)兩個單元工育，其余類型僅占據(jù)一個單元

  
  
  image.png
• 在棧幀中虾宇，與性能調(diào)優(yōu)關(guān)系最為密切的部分就是局部變量表。局部變量表中的變量也是重要的垃圾回收根節(jié)點如绸，只要被局部變量表中直接或間接引用的對象都不會被回收
• 代碼

public class LoadAndStoreTest {

    public void load(int num, Object obj, long count, boolean flag, short[] arr) {
        System.out.println("num = " + num);
        System.out.println("obj = " + obj);
        System.out.println("count = " + count);
        System.out.println("flag = " + flag);
        System.out.println("arr = " + arr);
    }

}

• 字節(jié)碼

  0 getstatic #2 <java/lang/System.out>
  3 new #3 <java/lang/StringBuilder>
  6 dup
  7 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>
 10 ldc #5 <num = >
 12 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
 15 iload_1
 16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
 19 invokevirtual #8 <java/lang/StringBuilder.toString>
 22 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>
 25 getstatic #2 <java/lang/System.out>
 28 new #3 <java/lang/StringBuilder>
 31 dup
 32 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>
 35 ldc #10 <obj = >
 37 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
 40 aload_2
 41 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
 44 invokevirtual #8 <java/lang/StringBuilder.toString>
 47 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>
 50 getstatic #2 <java/lang/System.out>
 53 new #3 <java/lang/StringBuilder>
 56 dup
 57 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>
 60 ldc #12 <count = >
 62 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
 65 lload_3
 66 invokevirtual #13 <java/lang/StringBuilder.append>
 69 invokevirtual #8 <java/lang/StringBuilder.toString>
 72 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>
 75 getstatic #2 <java/lang/System.out>
 78 new #3 <java/lang/StringBuilder>
 81 dup
 82 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>
 85 ldc #14 <flag = >
 87 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
 90 iload 5
 92 invokevirtual #15 <java/lang/StringBuilder.append>
 95 invokevirtual #8 <java/lang/StringBuilder.toString>
 98 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>
101 getstatic #2 <java/lang/System.out>
104 new #3 <java/lang/StringBuilder>
107 dup
108 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>
111 ldc #16 <arr = >
113 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
116 aload 6
118 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
121 invokevirtual #8 <java/lang/StringBuilder.toString>
124 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>
127 return

• LocalVariableTable
  image.png

1嘱朽、常量入棧指令

• 常量入棧指令的功能是將常數(shù)壓入操作數(shù)棧，根據(jù)數(shù)據(jù)類型和入棧內(nèi)容的不同怔接，又可以分為const系列搪泳、push系列和ldc指令

1、指令const系統(tǒng)

• 用于對特定的常量入棧蜕提，入棧的常量隱含在指令本身里
  • iconst_<i>（i從-1_{5）（如：iconst_m1將-1壓入操作數(shù)棧;iconst_x(x為0}5)將x壓入棧）
  • lconst_<l>（l從0~1）（如：lconst_0森书、lconst_1分別將長整型0和1壓入棧）
  • fconst_<f>（f從0~2）（如：fconst_0、fconst_1谎势、fconst_2分別將浮點數(shù)0凛膏、1、2壓入棧）
  • dconst_<d>（d從0~1）（dconst_0和dconst_1分別將double型的0和1壓入棧）
  • aconst_null（將 null 壓入操作數(shù)棧）
• 指令助記符的第一個字符表示數(shù)據(jù)類型
  • i：表示整數(shù)
  • l：表示長整數(shù)
  • f：表示浮點數(shù)
  • d：表示雙精度浮點
  • a：表示對象引用
• 指令隱含操作的參數(shù)會以下劃線形式給出

2脏榆、指令push系統(tǒng)

• 主要包括 bipush 和 sipush
• bipush：接收8位整數(shù)作為參數(shù)
• sipush：接收16位整數(shù)作為參數(shù)

3猖毫、指令ldc系統(tǒng)

• 如果以上指令都不能滿足需求，那么可以使用萬能的ldc指令须喂，它可以接受一個 8 位的參數(shù)吁断，該參數(shù)指向常量池中的int、float或者String的索引坞生，將指定的內(nèi)容壓入堆棧

4仔役、指令ldc_w系統(tǒng)

• 類似于ldc，它接收兩個8位參數(shù)是己，能支持的索引范圍大于ldc又兵。如果要壓入的元素是long或者double類型的，則使用ldc2_指令

5卒废、總結(jié)

image.png

• 代碼

public class LoadAndStoreTest {
    // 2沛厨、常量入棧指令
    public void pushConstLdc() {
        int i = -1;
        int a = 5;
        int b = 6;
        int c = 127;
        int d = 128;
        int e = 32767;
        int f = 32768;
    }
}

• 字節(jié)碼

 0 iconst_m1
 1 istore_1
 2 iconst_5
 3 istore_2
 4 bipush 6
 6 istore_3
 7 bipush 127
 9 istore 4
11 sipush 128
14 istore 5
16 sipush 32767
19 istore 6
21 ldc #2 <32768>
23 istore 7
25 return

• 小結(jié)
  • 1、常量-1使用iconst_m1表示
  • 2摔认、常量6無法使用iconst_表示范圍逆皮，所以使用bipush 6來存儲
  • 3、bipush可以表示的最大8位數(shù)為127（bipush 127）参袱，大于127的使用接收16位參數(shù)的sipush（sipush 128）
  • 4电谣、sipush接收的16位參數(shù)最大值為32767（sipush 32767）秽梅，超出的使用ldc

2、出棧轉(zhuǎn)入局部變量表指令

• 出棧裝入局部變量表指令用于將操作數(shù)棧中棧頂元素彈出后辰企，裝入局部變量表的指定位置硫椰，用于給局部變量賦值

• 這里指令主要以store的形式存在椰苟，比如xstore（x為i、l拍嵌、f镐捧、d潜索、a）、xstore_n（x為i懂酱、l竹习、f、d列牺、a整陌，n為0~3）

  • 其中，指令istore_n將從操作數(shù)棧中彈出一個整數(shù)瞎领，并把它賦值給局部變量索引n位置
  • 指令xstore由于沒有隱含參數(shù)信息泌辫，故需要提供一個byte類型的參數(shù)類指定目標(biāo)局部變量表的位置

• 一般來說，類似像store這樣的命令需要帶一個參數(shù)九默，用來指明將彈出的元素放在局部變量表的第幾個位置震放。但是為了盡可能壓縮指令大小，使用專門的istore_1指令表示將彈出的元素放置在局部變量表第1個位置驼修。類似的還有istore_0殿遂、istore_1、istore_2乙各、istore_3墨礁，它們分別表示從操作數(shù)棧頂彈出一個元素，存放在局部變量表第0耳峦、1恩静、2、3個位置妇萄。由于局部變量表前幾個位置總是非常常用蜕企，因此這種做法雖然增加了指令數(shù)量，但是可以大大壓縮生成的字節(jié)碼的體積冠句。如果需要存儲的槽位大于3轻掩，那么可以使用istore指令，外加一個參數(shù)懦底，用來表示需要存放的槽位位置

四唇牧、算術(shù)指令

1罕扎、運算時的溢出：數(shù)據(jù)運算可能會導(dǎo)致溢出，例如兩個很大的正整數(shù)相加丐重，結(jié)果可能是一個負數(shù)腔召。Java虛擬機規(guī)范并無明確規(guī)定過整型數(shù)據(jù)溢出的具體結(jié)果，僅規(guī)定了在處理整型數(shù)據(jù)時扮惦，只有除法指令以及求余指令中當(dāng)出現(xiàn)除數(shù)為0時會導(dǎo)致虛擬機拋出異常 ArithmeticException

• code

    @Test
    public void method1() {
        int i = 0;
        int j = i / 0;
        System.out.println(j);
    }

• 輸出

java.lang.ArithmeticException: / by zero

• code

    @Test
    public void method2() {
        int i = 10;
        double j = i / 0.0;
        System.out.println(j);
    }

• 輸出

Infinity

• code

    @Test
    public void method3() {
        int i = 0;
        double j = i / 0.0;
        System.out.println(j);
    }

• 輸出

NaN

2臀蛛、運算模式

• 向最接近數(shù)舍如模式（四舍五入）：JVM要求在進行浮點數(shù)計算時，所有的運算結(jié)果都必須舍入到適當(dāng)?shù)木妊旅郏蔷_結(jié)果必須舍入為可被標(biāo)識的最接近的精確值浊仆，如果有兩種可表示的形式與該值一樣接近，將優(yōu)先選擇最低有效位為零的豫领。
• 向零舍入模式（取整）：將浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)時抡柿，采用該模式，該模式將在目標(biāo)數(shù)值類型中選擇一個最接近但是不大于原值的數(shù)字作為最精確的舍入結(jié)果

3等恐、NaN值使用：當(dāng)一個操作產(chǎn)生溢出時洲劣，將會使用有符號的無窮大表示，如果某個操作結(jié)果沒有明確的數(shù)學(xué)定義的話课蔬，將會使用NaN值來表示囱稽。而且所有使用NaN值作為操作數(shù)的算術(shù)操作，結(jié)果都會返回 NaN

4购笆、所有算術(shù)指令

• 加法指令：iadd粗悯、ladd、fadd同欠、dadd
• 減法指令：isub样傍、lsub、fsub铺遂、dsub
• 乘法指令：imul衫哥、lmul、fmul襟锐、dmul
• 除法指令：idiv撤逢、ldiv、fdiv粮坞、ddiv
• 求余指令：irem蚊荣、lrem、frem莫杈、drem
• 取反指令：ineg互例、lneg、fneg筝闹、dneg
• 自增指令：iinc
• 位運算指令：
  • 位移指令：ishl媳叨、ishr腥光、iushr、lshl糊秆、lshr武福、lushr
  • 按位或指令：ior、lor
  • 按位與指令：iand痘番、land
  • 按位異或指令：ixor捉片、lxor
• 比較指令：dcmpg、dcmpl夫偶、fcmpg界睁、fcmpl、lcmp

實例

1兵拢、實例1：float 取反指令

• 代碼

    @Test
    public void method4() {
        float i = 10;
        float j = -i;
        i = -j;
    }

• 字節(jié)碼

0 ldc #2 <10.0>
2 fstore_1
3 fload_1
4 fneg
5 fstore_2
6 fload_2
7 fneg
8 fstore_1
9 return

• 代碼執(zhí)行流程

• 0 ldc #2 <10.0>：把float類型的常量10.0存入“操作數(shù)棧”
  image.png

• 2 fstore_1：操作數(shù)出棧存入到局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

• 3 fload_1：加載局部變量表中數(shù)據(jù)到操作數(shù)棧
  image.png

• 4 fneg：取出操作數(shù)棧棧頂元素取反
  image.png

• 5 fstore_2：操作數(shù)棧棧頂數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為2的位置上
  image.png

• 6 fload_2：加載局部變量表位置2的數(shù)據(jù)到操作數(shù)棧中
  image.png

• 7 fneg：取出操作數(shù)棧棧頂元素取反
  image.png

• 8 fstore_1：取出操作數(shù)棧棧頂元素存儲到局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

2逾礁、實例2：i = i + 10 與 i += 10说铃；

• 代碼

    @Test
    public void method5() {
        int i = 100;
        i = i + 10;
    }

• 字節(jié)碼

0 bipush 100
2 istore_1
3 iload_1
4 bipush 10
6 iadd
7 istore_1
8 return

• 0 bipush 100：把100放入操作數(shù)棧
  image.png

• 2 istore_1：把操作數(shù)棧棧頂元素數(shù)據(jù)存入局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

• 3 iload_1：加載局部變量表下標(biāo)1中的數(shù)據(jù)放入到操作數(shù)棧
  image.png

• 4 bipush 10：把常量10放入操作數(shù)棧
  image.png

• 6 iadd：取出操作數(shù)棧前2位數(shù)據(jù)相加后再放入操作數(shù)棧
  image.png

• 7 istore_1：把操作數(shù)棧頂元素存儲到局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

：i += 10；

• 代碼

    public void method5() {
        int i = 100;
        i += 10;
    }

• 字節(jié)碼

0 bipush 100
2 istore_1
3 iinc 1 by 10
6 return

• 0 bipush 100：把100放入操作數(shù)棧
  image.png

• 2 istore_1：把操作數(shù)棧棧頂元素數(shù)據(jù)存入局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

• 3 iinc 1 by 10：局部變量下標(biāo)為1的數(shù)據(jù)加10
  image.png

3嘹履、關(guān)于i++ 和 ++i

3.1腻扇、分析++i

• 代碼

    /**
     * 關(guān)于(前)++i 和 (后)i++
     */
    public void method6() {
        int i = 10;
        ++i;
    }

• 字節(jié)碼

0 bipush 10
2 istore_1
3 iinc 1 by 1
6 return

• 0 bipush 10：常量10入操作數(shù)棧
  image.png

• 2 istore_1：操作數(shù)棧棧頂數(shù)據(jù)存放到局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

• 3 iinc 1 by 1：局部變量表下標(biāo)1的數(shù)據(jù)+1
  image.png

3.2、i++字節(jié)碼分析結(jié)果與++i一樣

image.png

實例4 int a = i++;

• 代碼

    public void method7() {
        int i = 10;
        int a = i++;
    }

• 字節(jié)碼

0 bipush 10
2 istore_1
3 iload_1
4 iinc 1 by 1
7 istore_2
8 return

• 0 bipush 10：把常量10加載到操作數(shù)棧
  image.png

• 2 istore_1：把操作數(shù)棧頂數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為1的位置上
  image.png

• 3 iload_1：加載局部變量表下標(biāo)為1的數(shù)據(jù)到操作數(shù)棧中
  image.png

• 4 iinc 1 by 1：局部變量表下標(biāo)為1的數(shù)據(jù)加1
  image.png

• 7 istore_2：將操作數(shù)棧頂數(shù)據(jù)存入到局部變量表下標(biāo)為2的位置
  image.png

實例5：int a = ++i

• 代碼

    public void method8() {
        int i = 10;
        int a = ++i;
    }

• 字節(jié)碼

0 bipush 10
2 istore_1
3 iinc 1 by 1
6 iload_1
7 istore_2
8 return

• 0 bipush 10：常量10載入操作數(shù)棧
  image.png

• 2 istore_1：將操作數(shù)棧頂數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為1的位置中
  image.png

• 3 iinc 1 by 1：局部變量表下標(biāo)為1的數(shù)據(jù)+1
  image.png

• 6 iload_1：加載局部變量表下標(biāo)1中數(shù)據(jù)到操作數(shù)棧中
  image.png

• 7 istore_2：將操作數(shù)棧中的數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為2的位置中
  image.png

4砾嫉、比較指令

• 比較指令的作用是比較兩個元素的大小幼苛，并將比較結(jié)果入棧
• 比較指令：
  • dcmpg
  • dcmpl
  • fcmpg
  • fcmpl
  • lcmp
  • 首字符d表示double類型，f表示float類型焕刮，l表示long類型
  • 對于double和float類型的數(shù)字舶沿，由于NaN的存在，各有兩個版本的比較指令配并，兩個版本的指令針對NaN值括荡，處理結(jié)果不同
• 指令fcmpg和fcmpl都從棧中彈出兩個操作數(shù)，并將它們做比較溉旋，設(shè)棧頂?shù)脑貫関2畸冲，第2位的元素為v1，如果v1=v2观腊，則壓入0邑闲；若v1>v2則壓入1；若v1<v2則壓入-1
• 如果遇到NaN值梧油，fcmpg會壓入1苫耸，而fcmpl會壓入-1

五、類型轉(zhuǎn)換指令

1類型轉(zhuǎn)換指令說明

• 類型轉(zhuǎn)換指令可以將兩種不同的數(shù)組類型進行相互轉(zhuǎn)換
• 這些轉(zhuǎn)換操作一般用于實現(xiàn)用戶代碼中的“顯式類型轉(zhuǎn)換操作”婶溯，或者用來處理“字節(jié)碼指令集中數(shù)據(jù)類型相關(guān)指令”無法與“數(shù)據(jù)類型”一一對應(yīng)的問題

2鲸阔、寬化類型轉(zhuǎn)換(Widening Numeric Conversions)

2.1偷霉、轉(zhuǎn)換規(guī)則

• Java虛擬機直接支持以下數(shù)值的寬化類型轉(zhuǎn)換（小范圍類型向大范圍類型的安全轉(zhuǎn)換）。也就是褐筛，并不需要指令執(zhí)行类少。
  • 從int類型-->long、float或者double類型渔扎。對應(yīng)指令為：i2l硫狞、i2f、i2d
  • 從long類型-->float晃痴、double類型残吩。對應(yīng)指令為：l2f、l2d
  • 從float類型-->double類型倘核。對應(yīng)指令為：f2d
• 小結(jié)：int ---> long ---> float ---> double

2.2泣侮、精度損失問題

• 寬化類型轉(zhuǎn)換是不會因為超過目標(biāo)類型最大值而丟失信息的。例如：從 int 類型到 long 紧唱，或者從int類型到double活尊，都不會丟失任何信息，轉(zhuǎn)換前后的值是精度相等的

• 從 int漏益、long類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到 float蛹锰，或者 long 類型數(shù)值轉(zhuǎn)換到 double 時，將可能發(fā)生精度丟失——可能丟失掉幾個最低有效為上的值绰疤，轉(zhuǎn)換后的浮點數(shù)值是根據(jù)IEEE754最接近舍入模式所得到的正確整數(shù)值

• 盡管“寬化類型轉(zhuǎn)換”實際上是可能發(fā)生精度丟失的铜犬，但是這種轉(zhuǎn)換永遠不會導(dǎo)致Java虛擬機拋出運行時異常

• 從byte、char和short類型到int類型的“寬化類型轉(zhuǎn)換”實際上是不存在的轻庆。對于byte類型轉(zhuǎn)為int癣猾，虛擬機并沒有做實質(zhì)性的轉(zhuǎn)化處理，只是簡單地通過操作數(shù)棧交換了兩個數(shù)據(jù)榨了。而將byte轉(zhuǎn)為long時煎谍，使用的是i2l，可以看到在內(nèi)部byte在這里已經(jīng)等同于int類型處理龙屉，類似的還有short類型呐粘，這種處理方式有兩個特點：

  • 特點1：一方面可以減少實際的數(shù)據(jù)類型，如果為short和byte都準(zhǔn)備一套指令转捕，那么指令的數(shù)量就會大增作岖，而“虛擬機目前的設(shè)計上，只愿意使用一個字節(jié)表示指令五芝，因此指令總數(shù)不能超過256個痘儡，為了節(jié)省指令資源，將short和byte當(dāng)做int處理也是情理之中”
  • 特點2：另一方面枢步，由于局部變量表中槽位固定為32位沉删，無論是byte或者short存入局部變量表渐尿，都會占用32位空間。從這個角度來看矾瑰，也沒有必要特意區(qū)分這幾種數(shù)據(jù)類型

2.3砖茸、實例測試

• 代碼

package com.lkty.loadandstore;

/**
 * 類型轉(zhuǎn)換指令
 */
public class ClassCastTest {

    /**
     * 寬化類型轉(zhuǎn)換
     */
    public void upCast1() {
        int i   =   10;
        long    l   =   i;
        float   f   =   i;
        double  d   =   i;

        float   f1  =   l;
        double  d1  =   l;

        double  d2  =   f1;
    }
}

• 字節(jié)碼

 0 bipush 10
 2 istore_1
 3 iload_1
 4 i2l
 5 lstore_2
 6 iload_1
 7 i2f
 8 fstore 4
10 iload_1
11 i2d
12 dstore 5
14 lload_2
15 l2f
16 fstore 7
18 lload_2
19 l2d
20 dstore 8
22 fload 7
24 f2d
25 dstore 10
27 return

• 0 bipush 10：將常量10加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 2 istore_1：將操作數(shù)棧中棧頂數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為1的位置
  image.png

• 3 iload_1：將局部變量表下標(biāo)為1中的數(shù)據(jù)加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 4 i2l：將int類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為long類型數(shù)據(jù)

• 5 lstore_2：將操作數(shù)棧中數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為2的位置
  image.png

• 6 iload_1：將局部變量表下標(biāo)為1中的數(shù)據(jù)加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 7 i2f：將int類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為float類型數(shù)據(jù)

• 8 fstore 4：將操作數(shù)棧中棧頂?shù)膄loat類型數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為4的位置
  image.png

• 10 iload_1：將局部變量表下標(biāo)為1中的數(shù)據(jù)加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 11 i2d：將int類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為double類型數(shù)據(jù)

• 12 dstore 5：將操作數(shù)棧中棧頂?shù)膁ouble類型數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為5的位置上
  image.png

• 14 lload_2：將局部變量表下標(biāo)為2中的long類型數(shù)據(jù)加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 15 l2f：將long類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為float類型數(shù)據(jù)

• 16 fstore 7：將操作數(shù)棧中棧頂?shù)膄loat類型數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為7的位置
  image.png

• 18 lload_2：將局部變量表下標(biāo)為2中的long類型數(shù)據(jù)加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 19 l2d：將long類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為double類型數(shù)據(jù)

• 20 dstore 8：將操作數(shù)棧中棧頂?shù)膁ouble類型數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為8的位置
  image.png

• 22 fload 7：將局部變量表下標(biāo)為7中的float類型數(shù)據(jù)加載到操作數(shù)棧中
  image.png

• 24 f2d：將float類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為double類型數(shù)據(jù)

• 25 dstore 10：將操作數(shù)棧中棧頂?shù)膁ouble類型數(shù)據(jù)存儲到局部變量表下標(biāo)為10的位置
  image.png

3、窄化類型轉(zhuǎn)換（Narrowing Numeric Conversion）

3.1殴穴、轉(zhuǎn)換規(guī)則

• 從int類型 --> byte凉夯、short 或者 char 類型。對應(yīng)的指令有：i2b采幌、i2c劲够、i2s
• 從long類型 --> int類型。對應(yīng)的指令有：l2i
• 從float類型 --> long類型或者int類型休傍。對應(yīng)的指令有：f2l征绎、f2i
• 從double類型 --> int、long 或者 float類型磨取。對應(yīng)的指令有：d2i炒瘸、d2l、d2f

3.2寝衫、精度損失問題

• 窄化類型轉(zhuǎn)換可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果具備不同的正負號、不同的數(shù)量級拐邪，因此慰毅，轉(zhuǎn)換過程很可能會導(dǎo)致數(shù)值丟失精度。
• 盡管數(shù)據(jù)類型窄化轉(zhuǎn)換可能會發(fā)生上限溢出扎阶、下限溢出和精度丟失等情況汹胃，但是Java虛擬機規(guī)范中明確規(guī)定數(shù)值類型的窄化轉(zhuǎn)換指令永遠不可能導(dǎo)致虛擬機拋出運行時異常

3.3、說明

• 3.3.1：當(dāng)一個浮點值窄化轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型T（T限于int或long類型之一）的時候东臀，將遵循以下轉(zhuǎn)換規(guī)則

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

• 3.3.2：當(dāng)將一個 double 類型窄化轉(zhuǎn)換為 float 類型時拒炎，將遵循以下轉(zhuǎn)換規(guī)則：通過向最接近數(shù)舍入模式舍入一個可以使用float類型表示的數(shù)字挪拟。最后結(jié)果根據(jù)下面這3條規(guī)則判斷：

  • 如果轉(zhuǎn)換結(jié)果的絕對值太小而無法使用 float 來表示，將返回 float類型的正負0
  • 如果轉(zhuǎn)換結(jié)果的絕對值太大而無法使用 float來表示击你，將返回 float類型的正負無窮大
  • 對于 double 類型的 NaN值將按規(guī)定轉(zhuǎn)換為 float類型的 NaN值

3.4玉组、實例

• 代碼

    /**
     * 窄化類型轉(zhuǎn)換
     */
    public void downCast2() {
        int i = 10;
        byte b = (byte) i;
        short s = (short) i;
        char c = (char) i;

        long l = 10L;
        int i1 = (int) l;
        byte b1 = (byte) l;
    }

• 字節(jié)碼

 0 bipush 10
 2 istore_1
 3 iload_1
 4 i2b
 5 istore_2
 6 iload_1
 7 i2s
 8 istore_3
 9 iload_1
10 i2c
11 istore 4
13 ldc2_w #2 <10>
16 lstore 5
18 lload 5
20 l2i
21 istore 7
23 lload 5
25 l2i
26 i2b
27 istore 8
29 return

• 注意：在long類型轉(zhuǎn)byte類型時谎柄，先從long類型轉(zhuǎn)為int類型，再從int類型轉(zhuǎn)為byte類型

3.5惯雳、精度問題

• code

    public void downCast3() {
        double d = Double.NaN;
        int i   =   (int) d;
        System.out.println(d);
        System.out.println(i);
    }

• 輸出

NaN
0

3.5朝巫、無窮大窄化精度問題

• code

    public void downCast4() {
        double d = Double.POSITIVE_INFINITY;
        long l = (long) d;
        int i = (int) d;
        System.out.println(d);
        System.out.println(Double.MAX_VALUE);

        System.out.println(l);
        System.out.println(Long.MAX_VALUE);

        System.out.println(i);
        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
    }

• 輸出

Infinity
1.7976931348623157E308
9223372036854775807
9223372036854775807
2147483647
2147483647

六、對象的創(chuàng)建與訪問指令

Java是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言吨凑，虛擬機平臺從字節(jié)碼層面就對面向?qū)ο笞隽松顚哟蔚闹С趾赐帷Ｓ幸幌盗兄噶顚ｉT用于對象操作，可進一步細分為創(chuàng)建指令鸵钝、字段訪問指令糙臼、數(shù)組操作指令、類型檢查指令

1恩商、創(chuàng)建指令

雖然類實例和數(shù)組都是對象变逃，但Java虛擬機對類實例和數(shù)組的創(chuàng)建與操作使用了不同的字節(jié)碼指令

1.1、創(chuàng)建類實例的指令：new

• 接收一個操作數(shù)怠堪，為指向常量池的索引揽乱，表示要創(chuàng)建的類型，執(zhí)行完成后粟矿，將對象的引用壓入棧

1.2凰棉、創(chuàng)建數(shù)組的指令

• newarray：創(chuàng)建基本類型數(shù)組
• anewarray：創(chuàng)建引用類型數(shù)組
• multianewarray：創(chuàng)建多維數(shù)組

1.3、實例

• code

    public void newArray() {
        int[] intArray = new int[10];
        Object[] objectArray = new Object[10];
        int[][] intMintArray = new int[10][10];
        String[][] stringMintArray = new String[10][];
    }

• 字節(jié)碼

 0 bipush 10
 2 newarray 10 (int)
 4 astore_1
 5 bipush 10
 7 anewarray #2 <java/lang/Object>
10 astore_2
11 bipush 10
13 bipush 10
15 multianewarray #3 <[[I> dim 2
19 astore_3
20 bipush 10
22 anewarray #4 <[Ljava/lang/String;>
25 astore 4
27 return

• intArray 使用的是 newarray

• objectArray 使用的是 anewarray

• intMintArray 使用的是multianewarray

• stringMintArray 使用的是anewarray陌粹，同樣是二維數(shù)組為什么使用的不是multianewarray指令撒犀？

• code

    public void newArray() {
        int[] intArray = new int[10];
        Object[] objectArray = new Object[10];
        int[][] intMintArray = new int[10][10];
        String[][] stringMintArray = new String[10][10];
    }

• 字節(jié)碼

 0 bipush 10
 2 newarray 10 (int)
 4 astore_1
 5 bipush 10
 7 anewarray #2 <java/lang/Object>
10 astore_2
11 bipush 10
13 bipush 10
15 multianewarray #3 <[[I> dim 2
19 astore_3
20 bipush 10
22 bipush 10
24 multianewarray #4 <[[Ljava/lang/String;> dim 2
28 astore 4
30 return

• 小結(jié)
  • 只有明確了二維數(shù)組的數(shù)量后，才會使用multianewarray指令

2掏秩、字段訪問指令

對象創(chuàng)建后或舞，就可以通過對象訪問指令獲取對象實例或數(shù)組中的字段或者數(shù)組元素

• 訪問類字段（static字段，或者稱為類變量）的指令：getstatic蒙幻、putstatic
• 訪問類實例字段（非static字段映凳，或者稱為實例變量）的指令：getfield、putfield

實例

• code

    public void setOrderId() {
        Order order = new Order();
        order.id = 1001;
        System.out.println(order.id);

        Order.name = "ORDER";
        System.out.println(Order.name);
    }

• 字節(jié)碼

 0 new #8 <com/lkty/loadandstore/Order>
 3 dup
 4 invokespecial #9 <com/lkty/loadandstore/Order.<init>>
 7 astore_1
 8 aload_1
 9 sipush 1001
12 putfield #10 <com/lkty/loadandstore/Order.id>
15 getstatic #5 <java/lang/System.out>
18 aload_1
19 getfield #10 <com/lkty/loadandstore/Order.id>
22 invokevirtual #11 <java/io/PrintStream.println>
25 ldc #12 <ORDER>
27 putstatic #13 <com/lkty/loadandstore/Order.name>
30 getstatic #5 <java/lang/System.out>
33 getstatic #13 <com/lkty/loadandstore/Order.name>
36 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>
39 return

3邮破、數(shù)組操作指令

3.1數(shù)組操作指令主要有：xastore和xaload指令

• 把一個數(shù)組元素加載到操作數(shù)棧的指令：baload诈豌、caload、saload决乎、saload队询、iaload、laload构诚、faload蚌斩、daload、aaload
• 將一個操作數(shù)棧的值存儲到數(shù)組元素中的指令：bastore、castore送膳、sastore员魏、lastore、fastore叠聋、dastore撕阎、aastore

• 取數(shù)組長度的指令：arraylength。該指令彈出棧頂?shù)臄?shù)組元素碌补，獲取數(shù)組的長度虏束，將長度壓入棧

  
  
  image.png

3.2、說明

• 指令xaload：表示將數(shù)組的元素壓棧厦章，如saload镇匀、caload分別表示壓入short數(shù)組和char數(shù)組。指令xaload在執(zhí)行時袜啃，要求操作數(shù)中棧頂元素為數(shù)組索引i汗侵，棧頂順序位第2個元素為數(shù)組引用a，該指令會彈出棧頂這兩個元素群发，并將a[i]重新壓入堆棧
• 指令xastore：表示將棧中數(shù)據(jù)存儲到數(shù)組中晰韵，如iastore，它用于給一個int數(shù)組的給定索引賦值熟妓。在iastore執(zhí)行前雪猪，操作數(shù)棧頂需要以此準(zhǔn)備3個元素：值、索引起愈、數(shù)組引用浪蹂，iastore會彈出這3個值，并將值賦給數(shù)組中指定索引的位置

實例

• code

    public void arrayTest() {
        int[] intArray = new int[10];
        intArray[1] = 10;
        int indexValue = intArray[1];
    }

• 字節(jié)碼

 0 bipush 10
 2 newarray 10 (int)
 4 astore_1
 5 aload_1
 6 iconst_1
 7 bipush 10
 9 iastore
10 aload_1
11 iconst_1
12 iaload
13 istore_2
14 return

4告材、類型檢查指令

檢查類實例或數(shù)組類型的指令：instanceof、checkcast

• checkcast指令用于檢查類型前置轉(zhuǎn)換是否可以進行古劲。如果可以進行斥赋，那么checkcast指令不會改變操作數(shù)棧，否則它會拋出 ClassCastException 異常
• 指令 instanceof 用來判斷給定對象是否是某一個類的實例产艾，它會將判斷結(jié)果壓入操作數(shù)棧

七疤剑、方法調(diào)用與返回指令

1、方法調(diào)用指令

1.1闷堡、invokevirtual指令

• 用于調(diào)用對象的實例方法隘膘，根據(jù)對象的實際類型進行分派（虛方法分派），支持多態(tài)杠览。這也是Java語言中“最常見的方法分派方式”
• 分派調(diào)用哪些“有可能實現(xiàn)重寫的實例方法”

1.2弯菊、invokeInterface指令

• 用于調(diào)用“接口方法”，它會在運行時搜索由特定對象所實現(xiàn)的這個接口方法踱阿，并找出適合的方法進行調(diào)用

1.3管钳、invokespecial指令

• 用于調(diào)用一些需要特殊處理的實例方法钦铁，如：實例初始化方法（構(gòu)造器）、私有方法和父類方法才漆。這些方法都是“靜態(tài)類型綁定的”牛曹，不會在調(diào)用時進行動態(tài)派發(fā)

1.4、invokestatic指令

• 用于調(diào)用命名類中的類方法（static方法）醇滥，這是“靜態(tài)綁定”的

1.5黎比、invokedynamic指令

• 調(diào)用“動態(tài)綁定”的方法，這個是JDK7后新加入的指令鸳玩。用于在運行時動態(tài)解析出調(diào)用點限定符所引用的方法阅虫，并執(zhí)行該方法。前面4條調(diào)用指令的分派邏輯都固化在 Java 虛擬機內(nèi)部怀喉，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

2书妻、方法返回指令

方法調(diào)用結(jié)束前，需要進行返回躬拢。方法返回指令是“根據(jù)返回值的類型區(qū)分”的

• ireturn（boolean躲履、byte、char聊闯、short工猜、int類型時使用）、lreturn菱蔬、freturn篷帅、dreturn和areturn
• 還有一條return指令供聲明為void的方法、實例初始化方法以及類和接口的類初始化使用

• 如果當(dāng)前返回的是synchronized方法拴泌，那么還會執(zhí)行一個隱含的monitorexit指令魏身，退出臨界區(qū)

  
  
  image.png

八、操作數(shù)棧管理指令

如同操作一個普通數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆棧那樣蚪腐，JVM提供的操作數(shù)棧管理指令箭昵，可以用于直接操作操作數(shù)棧的指令

1、操作數(shù)棧管理指令

• 將一個或兩個元素從棧頂彈出回季，并且直接廢棄：pop家制、pop2
• 復(fù)制棧頂一個或兩個數(shù)值并將復(fù)制值或雙份的復(fù)制值重新壓入棧頂dup、dup2泡一，dup_x1颤殴，dup2_x1，dup_x2鼻忠，dup2_x2
• 將棧最頂端的兩個Slot數(shù)值位置交換：swap涵但。Java虛擬機沒有提供交換兩個64位數(shù)據(jù)類型（long、double）數(shù)值的指令
• 指令nop灰羽，是一個非常特殊的指令呵燕，它的字節(jié)碼為0x00.和匯編語言中nop一樣腰素，它表示什么都不做固额。這條指令一般可用于調(diào)試屹堰、占位等

2蛤铜、說明

2.1瞬内、不帶_x的指令是復(fù)制棧頂數(shù)據(jù)并壓入棧頂藻治。包括兩個指令埋涧，dup和dup2板辽，dup的系數(shù)代表要復(fù)制的Slot個數(shù)

• dup開頭的指令用于復(fù)制1個Slot的數(shù)據(jù)(1個int或1個reference類型數(shù)據(jù))。
• dup2開頭的指令用于復(fù)制2個Slot的數(shù)據(jù)（1個long或2個int或1個int+1個float類型數(shù)據(jù)）

2.2棘催、帶_x的指令是復(fù)制棧頂數(shù)據(jù)并插入棧頂一下的某個位置劲弦。共有4個指令，dup_x1醇坝，dup2_x1邑跪，dup_x2，dup2_x2呼猪。對于帶_x的復(fù)制插入指令画畅，只要將指令的dup和x的系數(shù)相加，結(jié)果即為需要插入的位置宋距。

• dup_x1插入位置：1+1=2轴踱，即棧頂2個Slot下面
• dup_x2插入位置：1+2=3，即棧頂3個Slot下面
• dup2_x1插入位置：2+1=3谚赎，即棧頂3個Slot下面
• dup2_x2插入位置：2+2=4淫僻，即棧頂4個Slot下面
• pop：將棧頂?shù)?個Slot數(shù)值出棧。如1個short類型數(shù)值
• pop2：將棧頂?shù)?個Slot數(shù)值出棧壶唤。如1個double類型數(shù)值雳灵，或者2個int類型數(shù)值

九、控制轉(zhuǎn)移指令

程序流程離不開條件控制闸盔，為了支持條件跳轉(zhuǎn)细办，虛擬機提供了大量字節(jié)碼指令，大體上可以分為：

1蕾殴、比較指令

1.1、比較指令說明

• 比較指令的作用是比較棧頂兩個元素的大小岛啸，并將比較結(jié)果入棧
• 比較指令有：dcmpg钓觉、dcmpl、fcmpg坚踩、fcmpl荡灾、lcmp
• 首字符d表示double類型，f表示float類型，l表示long類型

2批幌、條件跳轉(zhuǎn)指令

• 條件跳轉(zhuǎn)指令有：ifeq础锐、iflt、ifle荧缘、ifne皆警、ifgt、ifge截粗、ifnull信姓、ifnonnull。這些指令都接收兩個字節(jié)的操作數(shù)绸罗，用于計算跳轉(zhuǎn)的位置

  
  
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• 對于boolean意推、byte、char珊蟀、short類型的條件分支比較操作菊值，都是使用int類型的比較指令完成
• 對于long、float育灸、double類型的條件分支比較操作腻窒，則會先執(zhí)行相應(yīng)類型的比較運算指令，運算指令返回一個整型值到操作數(shù)棧中描扯，隨后再執(zhí)行int類型的條件分支比較操作來完成整個分支跳轉(zhuǎn)
• 由于各類型的比較最終都會轉(zhuǎn)為int類型的比較操作定页，所以Java虛擬機提供的int類型的條件分支指令是最為豐富和強大的

3、比較條件跳轉(zhuǎn)指令

• 比較條件跳轉(zhuǎn)指令類似于比較指令和條件跳轉(zhuǎn)指令的結(jié)合體绽诚，它將比較和跳轉(zhuǎn)兩個步驟合二為一

• 比較條件跳轉(zhuǎn)指令有：if_icmpeq典徊、if_icmpne、if_icmplt恩够、if_icmpgt卒落、if_icmple、if_icmpge蜂桶、if_acmpeq和if_acmpne儡毕。
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4、多條件分支跳轉(zhuǎn)指令

• 多條件分支跳轉(zhuǎn)指令是專為switch-case語句設(shè)計的扑媚，這樣有tableswitch和lookupswitch
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• tableswitch：要求“多個條件分支值是連續(xù)的”腰湾，它內(nèi)部只存放起始值和終止值，以及若干個跳轉(zhuǎn)偏移量疆股，通過給定的操作數(shù)index费坊，可以立即定位到跳轉(zhuǎn)偏移量位置，因此效率比較高
• 指令lookupswitch內(nèi)部存放這各個離散的case-offset對旬痹，每次執(zhí)行都要搜索全部的case-offset對附井，找到匹配的case值讨越，并根據(jù)對應(yīng)的offset計算跳轉(zhuǎn)地址，因此效率較低永毅。處于提升效率考慮把跨，先使用hashcode值排序，然后在使用equal判斷

5沼死、無條件跳轉(zhuǎn)指令

• 目前主要的無條件跳轉(zhuǎn)指令為goto着逐。goto指令接收兩個字節(jié)的操作數(shù)，共同組成一個帶符號的整數(shù)漫雕，用于指定指令的偏移量滨嘱，指令執(zhí)行的目的就是跳轉(zhuǎn)到偏移量給定的位置處

• 指令偏移量太大，超過雙字節(jié)的帶符號整數(shù)的范圍浸间，則可以使用指令goto_w太雨，它和goto有相同的作用，但是它接收4個字節(jié)的操作數(shù)魁蒜，可以表示更大的地址范圍
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十囊扳、異常處理指令

1、拋出異常指令

1.1兜看、athrow指令

• Java程序中顯示拋出異常的操作（throw語句）都是有athrow指令來實現(xiàn)锥咸。除了使用throw語句顯示拋出異常情況之外，“JVM規(guī)范還規(guī)定了許多運行時異常會在其他Java虛擬機指令檢測到異常狀況時自動拋出”细移。
• 整車情況下搏予，操作數(shù)棧的壓入彈出都是一條條指令完成的。唯一的例外情況是在拋異常時弧轧，Java虛擬機會清除操作數(shù)棧上的所有內(nèi)容雪侥，而后將異常實例壓入調(diào)用者曹鎖數(shù)棧上

2、異常處理與異常表

2.1精绎、處理異常

• 在Java虛擬機中速缨，處理異常（catch語句）不是由字節(jié)碼指令來實現(xiàn)的（早期使用jsr、ret指令）代乃，而是“采用異常表來完成的”

2.2旬牲、異常表

• 如果一個方法定義了一個try-catch或try-finally的異常處理，就會創(chuàng)建一個異常表搁吓。它包含了每個異常處理或者finally塊的信息
  • 起始位置
  • 結(jié)束位置
  • 程序計數(shù)器記錄的代碼處理的偏移地址
  • 被捕獲的異常類在常量池中的索引
• 當(dāng)一個異常被拋出時原茅，JVM會在當(dāng)前的方法里尋找一個匹配的處理，如果沒有找到堕仔，這個發(fā)給你法會強制結(jié)束并彈出當(dāng)前棧幀擂橘，并且異常會重新給上層調(diào)用的方法（在調(diào)用方法棧幀）。如果在所有棧幀彈出前任然沒有找到哦啊合適的異常處理贮预，這個線程將終止贝室。如果這個異常在最后一個非守護線程里拋出，將會導(dǎo)致JVM自己終止仿吞。比如這個線程是個main線程

• 不管什么時候拋出異常滑频，如果異常處理最終匹配了所有一次類型，代碼就會繼續(xù)執(zhí)行唤冈。在這種情況下峡迷，如果發(fā)給你法結(jié)束后沒有拋出異常，仍然執(zhí)行finally塊你虹，在return前绘搞，它直接跳到finally塊來完成目標(biāo)。
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十一傅物、同步控制指令

Java虛擬機支持兩種同步結(jié)構(gòu)：“方法級的同步”和“方法內(nèi)部一段指令序列的同步”夯辖，這兩種同步都是使用 monitor 來支持的

1、方法級的同步

• 方法級的同步是隱式的董饰，即無需通過字節(jié)碼指令來控制蒿褂，它實現(xiàn)在方法調(diào)用和返回操作之中。虛擬機可以從方法常量池的方法表結(jié)構(gòu)中的ACC_SYNCHRONIZED 訪問標(biāo)志得知一個方法是否聲明為同步方法
• 當(dāng)調(diào)用方法時卒暂，調(diào)用指令將會檢查方法的ACC_SYNCHRONIZED訪問標(biāo)志是否設(shè)置
  • 如果設(shè)置了啄栓，執(zhí)行線程將先持有同步鎖，然后執(zhí)行方法也祠。最后在方法完成（無論是正常完成還是非正常完成）時釋放同步鎖
  • 在方法執(zhí)行期間昙楚，執(zhí)行線程持有了同步鎖，其他任何線程都無法再獲得同一個鎖
  • 如果一個同步方法執(zhí)行期間拋出了異常诈嘿，并且在方法內(nèi)部無法處理此異常堪旧，那這個同步方法所持有的鎖將在異常拋到同步方法之外時自動釋放

2、方法內(nèi)指定指令序列的同步

• 同步一段指令集序列：通常是由Java中的synchronized語句塊來表示的永淌。jvm的指令集有monitorenter和monitorexit兩條指令來支持 synchronized 關(guān)鍵字的語義
• 當(dāng)一個線程進入同步代碼塊時崎场，它使用monitorenter指令請求進入。如果當(dāng)前對象的監(jiān)視器計數(shù)器為0遂蛀，則它會被準(zhǔn)許進入谭跨，若為1，則判斷持有當(dāng)前監(jiān)視器的線程是否為自己李滴，如果是螃宙，則進入，否則進行等待所坯，知道對象的監(jiān)視計數(shù)器為0谆扎，才會被允許進入同步塊
• 當(dāng)線程退出同步塊時，需要使用monitorexit聲明退出芹助。在Java虛擬機中堂湖，任何對象都有一個監(jiān)視器與之相關(guān)聯(lián)闲先，用來判斷對象是否被鎖定
• 指令monitorenter和monitorexit在執(zhí)行時，都需要在操作數(shù)棧頂壓入對象无蜂，之后monitorenter和monitorexit的鎖定和釋放都是針對這個對象的監(jiān)視器進行的

• 只有當(dāng)線程4離開臨界區(qū)后伺糠，線程1、2斥季、3才有可能進入
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• 小結(jié)：
  • 編譯器必須確保無論方法通過何種方式完成训桶，方法中調(diào)用過的每條monitorenter指令都必須執(zhí)行其對應(yīng)的monitorexit指令，而無論這個方法是正常結(jié)束還是異常結(jié)束
  • 為了保證在方法移除完成時monitorenter和monitorexit指令依然可以正確配對執(zhí)行酣倾，“編譯器會自動產(chǎn)生一個異常處理器舵揭，這個異常處理器聲明可處理所有的異常”躁锡，它的目的就是用來執(zhí)行monitorexit指令