## 前言 我們平時編碼過程中，可能很少去檢視 Java 檔案編譯後的位元組碼指令。但是，不管你是因為對技術非常熱愛，喜歡刨根問底，還是想在別人面前裝X 。我認為，都非常有必要了解一下常見的位元組碼指令。這對於我們理解程式碼的執行原理也會很有幫助。 ## 註釋會被執行嗎？ 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。且看程式碼，可能會讓你懷疑人生~ ```java public class TestAnno { public static void main(String[] args) { String str = "張三"; // \u000d str="李四"; System.out.println(str); } } ``` 可以猜一下最終列印結果是什麼。我來告訴你，結果是： “李四”。What？ 這是什麼神仙操作。為何會這樣，這被註釋的程式碼還能執行？ 別光顧著吃驚，我們來看一下為什麼列印結果跟我們想象中的略有偏差。 仔細檢視，發現註釋行中，有一個 \u000d 。這是一個 unicode 碼，它代表的是一個換行符。因此，在執行後，就會把 ` str="李四" ` 這行程式碼換行到下一行，從而導致了它也被編譯執行。 有的小夥伴就說了，我怎麼知道你說的是真是假呢，你這不是瞎說呢嗎，一點說服力都沒有啊。 好吧，這就需要我們看一下編譯後的位元組碼了，編譯器總不能騙我們吧。 ## 檢視位元組碼的兩種方式 我們知道，通過 javac 命令，可以把 java 檔案編譯成 class 檔案。然後，想看它的位元組碼指令，需要用到 javap -c 反編譯一下。 但是，每次都通過命令列，還是有一些麻煩。因此，懶人福利來了。這裡我提供兩種方式，直接在 idea 中就可以檢視，非常的方便（果然，懶惰才是促使科技進步的原動力啊）。 ### 配置 External Tools 這種方式，其實就是先配置一下，JDK 中 javap 命令的位置，然後讓 idea 幫我們自動執行 javap 命令。 找到 idea 的選單欄，File --> Settings 。然後找到 External Tools 。  點選加號，新增一個 tool ，裡邊的配置項，如下，  * Name，就給當前 tool 起一個名字好了，用於使用時，在右鍵選單選項中展示。 * Decriptions，描述此功能，別到時候你自己都忘了當前配置這個東西是用來幹嘛的了。 * Program：電腦本機 javap 命令的絕對路徑。 * Arguments：填寫 -c \$FileNameWithoutExtension\$.class 就可以，代表編譯的class檔案。 * Working directory：填寫 \$OutputPath\$/\$FileDirRelativeToSourcepath\$ ，代表class檔案的工作目錄。 配置完成了，可以在idea中，直接右鍵，選擇配置中 Name 對應的選項。  此時 ，就可以打印出當前類編譯後的位元組碼指令。  我們稍後再來分析裡邊的具體含義。下邊，還有另外一種使用外掛的方式，來檢視位元組碼。而且功能更加強大。 ### jclasslib bytecode viewer 外掛 同上，在 idea 的 setting 選單，找到 Plugins 外掛項，然後搜尋這個外掛。  安裝之後，並重啟 idea ，就可以生效了。 使用的時候，在 View 選單，找到 show bytecode with jclasslib。  它可以檢視基本資訊，常量池，介面，屬性，方法等資訊。如下，找到我們對應的 main 方法。  這個外掛還有一個好處，就是當我們不知道某個指令是什麼意思的時候，直接滑鼠在指令上邊單擊，就可以連結到官方的解釋。如，不知道第一行 ldc 什麼意思，直接單擊 ldc 就可以跳轉到 oracle 官網對應命令的解釋。這非常有利用我們學習此命令。  ## 常用位元組碼指令 以上兩種方式，都挺方便的，根據自己喜好自由選擇就好了。 相信你肯定也被很多位元組碼指令搞的一頭霧水過，接下來，我們就一起學習下常用的指令都有哪些吧。之後，再來看上邊的例子就輕鬆很多了。 ### 資料型別 我們知道 Java 是強型別語言，在使用之前肯定已經確定了它的型別。而資料型別，無非就是基本資料型別和引用型別。它們對應的位元組碼，其實就是用它們的對應型別的英文首字母來表示的。（引用型別除外） 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。 ### 載入和儲存指令 我們知道，一個方法的執行，會在棧的棧幀中執行。方法中的變數稱為區域性變數，數的操作需要用到運算元棧。因此，載入和儲存指令，就是資料在區域性變量表和運算元棧中來回傳輸。 將一個區域性變數載入到運算元棧：如 iload、iload\_ 。表示載入的是 int 型別變數。 iload\_ 後邊帶數字代表第幾個 int 型變數。例如 iload\_0 代表把第一個 int 型區域性變數載入到運算元棧。 其他型別變數同上： lload ，fload ，dload，aload 。 將一個數值儲存到區域性變量表： istore，istore\_，lstore，lstore\_，fstore，fstore\_，dstore，dstore\_，astore，astore\_ 。 將一個常量載入到運算元棧： aconst_null，iconst\_m1，iconst\_，lconst\_，fconst\_，dconst\_ ，bipush，sipush。 ldc 代表把 int、float、String型別常量從常量池中載入到運算元棧。 ldc_w 代表寬索引。 ldc2_w 代表把 long 或 double 型別常量從常量池中載入到運算元棧。（寬索引） 這裡需要說的是，int 型別根據數值的取值範圍不同，而採用不同的位元組碼指令。 iconst\_m1 代表 -1 ，iconst\_ 代表 0~5 。bipush 代表 -128~127（byte取值範圍）， sipush 代表 -32768~32767（short取值範圍），ldc 在 int 中代表 -2147483648~2147483647（int取值範圍）。 ```java 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; } } ``` 其位元組碼為： ``` 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 訪問類欄位：getstatic，putstatic 訪問類例項欄位：getfield，putfield ### 方法呼叫和返回 * invokevirtual ： 用於呼叫物件的例項方法。 * invokeinterfce： 用於呼叫介面方法。 * invokespecial：用於呼叫一些特殊的方法，如父類構造方法，例項初始化方法，私有方法。 * invokestatic：用於呼叫類的靜態方法。 * invokedynamic：用於呼叫動態方法。 方法返回是跟返回型別相關，根據不同的返回型別，有不同的指令。 * return：返回 void。 * ireturn：注意，這個不止返回 int ，返回 boolean，byte，char，short 也用這個指令。其實，很多指令都沒有直接支援 byte,char，short和 boolean，而是用 int 型別代替。這是因為，虛擬機器的操作碼長度只有一個位元組，只能表示有限個數的指令。（我們這裡所提到的所有指令，都只是方便我們記憶的助記符，而在計算機內部肯定還是一個位元組，即 8 個 bit 位的二進位制） * lreturn：返回 long 型別。 * freturn：返回 float 型別。 * dreturn：返回 double 型別。 * areturn：返回引用型別。 ## 其餘位元組碼指令 上邊介紹的指令只是很少一部分位元組碼指令。但是，麻雀雖小，五臟俱全，也包括了最基本的變數定義，呼叫方法，和方法返回這些最基本的功能。同時，也足夠我們去解釋上邊的問題，為什麼註釋行會被執行了。 > 更多的位元組碼指令可以參考《深入理解Java虛擬機器》這本書的 6.4 節，和最後的附錄位元組碼指令表。需要這本書的，可以微信搜尋到我《煙雨星空》，後臺回覆“Java虛擬機器”。 由於位元組碼指令太多，比如還有運算指令，包括加減乘除、位運算，比較指令等，if 等控制指令，型別強轉指令，還有多執行緒用到的同步鎖。And so on ~ 不可能把它們全部記住背會，但是，其實都是由規律可循的，很多都是見名知意，用各種英文首字母簡寫代表。比如，int型別的加法運算，就是 iadd，double 型別的減法運算是 dsub。等等。 因此，我這裡只是給了一個引子，重要的還是需要自己去尋找方法，不斷的實踐探索 ~ 另外，官方文件才是最好的學習途徑：[https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html](https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html) ## 註釋行位元組碼 最後，學以致用，實踐出真知。我們一起看一下開頭丟擲的問題吧，為什麼註釋行會被執行。看一下它的位元組碼指令就知道了。 ```java public class TestAnno { public static void main(String[] args) { String str = "張三"; // \u000d str="李四"; System.out.println(str); } } ``` ```java //這裡就是從常量池中取出一個字串“張三”，然後載入到運算元棧 0 ldc #2 <張三> //從運算元棧把這個字串引用儲存到區域性變量表中 2 astore_1 //從常量池中取出一個字串“李四”，然後載入到運算元棧 3 ldc #3 <李四> //可以發現和上邊一樣都是astore_1，說明指向的是同一個引用 str。 //若定義另外一個str2賦值給“李四”，這個操作指令肯定就不同了。 5 astore_1 //訪問的是System類的靜態屬性out，我們知道它的型別是PrintStream 6 getst