寫文章，標(biāo)題真是個(gè)頭疼的事兒。寫的偏技術(shù)點(diǎn)，可能被認(rèn)為太生硬。寫的吸引點(diǎn)兒，可能被認(rèn)為是「廣告」，看著每次閱讀量都不到 3%，不由得「老淚縱橫」...

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扯遠(yuǎn)了，回到我們的正題。不知道你有沒(méi)有覺(jué)得， JVM 也像我們?nèi)嘶蛘呱镆粯?，?zhí)行的過(guò)程一如咱們吃東西。只不過(guò)他吃的是 .class 文件，把其中認(rèn)為有營(yíng)養(yǎng)的常量池、字節(jié)碼指令等消化吸收，同時(shí)一邊把垃圾處理掉，在最后不用的時(shí)候，再把全部的垃圾unload。

整個(gè) .class 文件中， 字節(jié)碼指令是很重要的一個(gè)部分，所有方法內(nèi)的邏輯，都是通過(guò)這些指令來(lái)完成操作。

今天咱就一起來(lái)看看指令。

指令

我們前面說(shuō)過(guò)，指令集(ISA)的實(shí)現(xiàn)，一般有兩種形式

• 基于寄存器實(shí)現(xiàn)
• 基于棧的實(shí)現(xiàn)

兩者各有優(yōu)劣，但對(duì)于 JVM 來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)者在初期就已經(jīng)明確了場(chǎng)景和目標(biāo)，所以JVM實(shí)現(xiàn)的指令集是基于棧實(shí)現(xiàn)的，具有指令數(shù)量少，格式簡(jiǎn)單，操作數(shù)少，易于理解和實(shí)現(xiàn)等等特點(diǎn)。

一般一個(gè)典型的指令集系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)的操作分為以下幾類:

• 數(shù)據(jù)傳送
• 運(yùn)算：包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和移位運(yùn)算等
• 流程控制：控制轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移、無(wú)條件轉(zhuǎn)移以及復(fù)合條件轉(zhuǎn)移
• 中斷、同步、圖形處理(硬件)等

用通俗的語(yǔ)言描述的話，JVM 這些指令，按革命分工不同，大概干的事兒有：

1.像搬運(yùn)工一樣，來(lái)回在局部變量區(qū)和操作數(shù)棧這兩個(gè)地方來(lái)回挪動(dòng)數(shù)據(jù)。比如從局部變量區(qū)加載到操作數(shù)棧，計(jì)算一下，再保存回局部變量區(qū)。

• 這類的命令又根據(jù)搬運(yùn)方向的不同，分為從局部變量表 到 操作數(shù)棧的load指令：iload_n、lload_n、aload_n等，分別又對(duì)應(yīng)到不同的操作數(shù)類型上，第一個(gè)字母基本都代表類型，i -> int, l -> long, a -> 引用。后面的n是數(shù)字。
• 以及分為從 操作數(shù)棧到局部變量表 的store指令：istore_n、lstore_n、astore_n等等，類型同上。
• 還有一些是從常量池直接加載到棧頂?shù)模駆dc、bipush、iconst_i等。

2.像手藝人一樣，做些打磨加工的工作，把石頭做成雕塑類似的類型轉(zhuǎn)換。比如把int 轉(zhuǎn)成long，把double 轉(zhuǎn)成int這些，對(duì)應(yīng)的JVM 指令是i2l和d2i 2前面是源類型，后面是目標(biāo)類型。

3.新的生命的孕育，像對(duì)象的創(chuàng)建、數(shù)組的創(chuàng)建等，以及對(duì)類型的操作。創(chuàng)建一個(gè)新的類實(shí)例 new, 新建一個(gè)數(shù)組 newarray比如getstatic 是訪問(wèn)類的static 域 、getfield 獲取類的實(shí)例域 判斷對(duì)象是否屬于特定類型的instanceof

4.像紅綠燈一樣，指導(dǎo)道路的通行方向，來(lái)控制程序流程。有條件的轉(zhuǎn)移：像咱們常用的 if (x == 1) 這種，到了字節(jié)碼的時(shí)候，就變成了if_icmpne還有像try-catch字節(jié)碼里?？吹降? goto，做無(wú)條件的跳轉(zhuǎn)。還有一些復(fù)合條件的轉(zhuǎn)移，像tableswitch 來(lái)支持 switch 語(yǔ)法。而對(duì)于 switch 能支持 String ，則是通過(guò)編譯的時(shí)候，把 String 對(duì)應(yīng)的 hashCode取出來(lái)，做為int 值來(lái)使用，通過(guò) lookupswitch 來(lái)處理 case 不連續(xù)的情形。

5.像你我程序員一樣 :-)，在 PM 提過(guò)來(lái)需求之后， 負(fù)責(zé)把它實(shí)現(xiàn)出來(lái)，在JVM里這些是運(yùn)算指令的活兒。比如int 加法iadd, int 減法isub, 遞增iinc這些。

6.還有些函數(shù)的調(diào)用，執(zhí)行的返回等等，對(duì)于靜態(tài)和非靜態(tài)方法，對(duì)應(yīng)的指令稍有差別。像 invokevirtual是調(diào)用普通實(shí)例方法的，invokestatic 是調(diào)用類的靜態(tài)方法的。以及類的初始化方法init，是通過(guò) invokespecial調(diào)用的。方法調(diào)用完，一般通過(guò) return結(jié)束調(diào)用，返回 void， 如果是返回類型數(shù)據(jù)，則是return，這里的T 和咱們前面說(shuō)的各種代表數(shù)據(jù)類型的一樣，比如返回int類型的值，對(duì)應(yīng)的指令是 ireturn。

7.異常的情況，通過(guò) athrow指令，拋出去。異常的處理原理，可以參考上一篇文章：你寫下的try-catch-finally，在JVM看來(lái)不過(guò)是...

用來(lái)學(xué)習(xí)的工具

如果對(duì)這一部分感興趣，日常開(kāi)發(fā)中，有幾個(gè)小工具可以使用。

1.像Java 自帶的javap 開(kāi)箱即用。

2.一個(gè)圖形界面的工具jclasslib

• 下載地址：https://github.com/ingokegel/jclasslib/releases

3.IDEA 里面可以安裝工具 jclasslib 對(duì)應(yīng)的插件。

相比 javap，圖形界面工具除了使用方便，不用命令行，可以方便查看自己編寫的代碼生成的字節(jié)碼到底是哪些外，同時(shí)各個(gè)方法內(nèi)對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼指令，只要點(diǎn)擊一下就能跳轉(zhuǎn)到指令的官方說(shuō)明，也方便理解和學(xué)習(xí)。

比如上面的 iconst_2 指令，會(huì)跳轉(zhuǎn)到 Oracle 的這個(gè)說(shuō)明頁(yè)面