当前位置：首页 > news >正文

营销网站建站百度知道网页版登录入口

news 2025/7/20 10:35:57

营销网站建站,百度知道网页版登录入口,做国外的众筹网站,成都哪里做网站便宜Java字节码技术 Java字节码是java代码编译后的中间代码格式，JVM需要读取并解析字节码才能执行相应的任务获取字节码简介：由单字节(byte)的指令组成操作码（ 指令）, 主要由类型前缀和操作名称两部分组成。根据指令的性质&#xf…

Java字节码技术

Java字节码是java代码编译后的中间代码格式，JVM需要读取并解析字节码才能执行相应的任务

获取字节码简介：由单字节(byte)的指令组成
- 操作码（ 指令）, 主要由类型前缀和操作名称两部分组成。
- 根据指令的性质，主要分为四个大类：
  - 栈操作指令，包括与局部变量交互的指令
  - 程序流程控制指令
  - 对象操作指令，包括方法调用指令
  - 算术运算以及类型转换指令

获取字节码清单

用 javap 工具来获取 class 文件中的指令清单，专门用于反编译 class 文件。

Compiled from "HelloByteCode.java"
public class demo.jvm0104.HelloByteCode {public demo.jvm0104.HelloByteCode();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnpublic static void main(java.lang.String[]);Code:0: new           #2                  // class demo/jvm0104/HelloByteCode3: dup4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V7: astore_18: return
}

解读字节码清单

public demo.jvm0104.HelloByteCode();  // 如果不定义任何构造函数，就会有一个默认的无参构造函数.这是 Java 编译器生成的， 而不是运行时JVM自动生成的。

//每个构造函数中会先调用super类的构造函数，默认构造函数中有些字节码指令来干这个事情
//解析的java/lang/Object 默认继承了Object类
public demo.jvm0104.HelloByteCode();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: return

查看class中的常量池
- 常量池就是一个常量的大字典，使用编号的方式把程序里用到的各类常量统一管理起来，这样在字节码操作里，只需要引用编号即可。
- 大多数时候指的是 运行时常量池。运行时常量池里面的常量主要是由 class 文件中的 常量池结构体 组成的。
- 查看常量池信息的命令：javap -c -verbose demo.jvm0104.HelloByteCode
  - 反编译class的时候，指定-verbose选项，会输出附加信息
- #1 = Methodref #4.#13 // java/lang/Object."<init>":()V,
- #1：常量编号，该文件中其他地方可以引用
- = ：分隔符
- Methodref：表明这个常量指向的是一个方法；具体是哪个类的哪个方法呢? 类指向的 #4, 方法签名指向的 #13;
查看方法信息
- ```
 //main方法编译结果public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=2, args_size=1
```
- ```
方法描述: ([Ljava/lang/String;)V：
```
  - 小括号内是入参信息/形参信息；
  - 左方括号表述数组；
  - L 表示对象；
  - 后面的java/lang/String就是类名称；
  - 小括号后面的 V 则表示这个方法的返回值是 void；
  - 方法的访问标志也很容易理解 flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC，表示 public 和 static。
- 还可以看到执行该方法时需要的栈(stack)深度是多少，需要在局部变量表中保留多少个槽位, 还有方法的参数个数: stack=2, locals=2, args_size=1。
线程栈与字节码执行模型
- 每个线程都有一个独属于自己的线程栈(JVM stack)，用于存储栈帧(Frame)。每一次方法调用，JVM都会自动创建一个栈帧。
  - 栈帧 由 操作数栈， 局部变量数组 以及一个class 引用组成。class 引用 指向当前方法在运行时常量池中对应的 class)。
- 局部变量数组 也称为 局部变量表(LocalVariableTable), 其中包含了方法的参数，以及局部变量。局部变量数组的大小在编译时就已经确定: 和局部变量+形参的个数有关，还要看每个变量/参数占用多少个字节。操作数栈是一个 LIFO 结构的栈，用于压入和弹出值。它的大小也在编译时确定。
- 有一些操作码/指令可以将值压入“操作数栈”；还有一些操作码/指令则是从栈中获取操作数，并进行处理，再将结果压入栈。操作数栈还用于接收调用其他方法时返回的结果值。
方法体中的字节码解读
- ```
         0: new #2 // class demo/jvm0104/HelloByteCode3: dup4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V7: astore_18: return
```
- 前面的数字：间隔不相等的原因是, 有一部分操作码会附带有操作数, 也会占用字节码数组中的空间。
- 例如：new 就会占用三个槽位: 一个用于存放操作码指令自身，两个用于存放操作数。因此，下一条指令 dup 的索引从 3 开始。

对象初始化指令：new 指令, init 以及 clinit 简介

创建类实例生成操作码

0: new #2 // class demo/jvm0104/HelloByteCode   创建对象，但没有调用构造函数
3: dup    //   用来调用某些特殊方法的，即构造函数
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V  用于复制栈顶的值。构造函数调用不会返回值，所以如果没有 dup 指令, 在对象上调用方法并初始化之后，操作数栈就会是空的，在初始化之后就会出问题。所以在构造函数返回之后，可以将对象实例赋值给局部变量或某个字段

接下来指令

astore {N} or astore_{N} – 赋值给局部变量，其中 {N} 是局部变量表中的位置。
putfield – 将值赋给实例字段
putstatic – 将值赋给静态字段

在调用构造函数的时候，还会执行另一个类似的方法 <init> ，甚至在执行构造函数之前就执行了。
还有一个可能执行的方法是该类的静态初始化方法 <clinit>，但 <clinit> 并不能被直接调用，而是由这些指令触发的： new, getstatic, putstatic or invokestatic。

栈内存操作指令
- 最基础的是 dup 和 pop 指令。
  - dup 指令复制栈顶元素的值。
  - pop 指令则从栈中删除最顶部的值。
- 复杂一点的指令：比如，swap, dup_x1 和 dup2_x1。
  - swap 指令可交换栈顶两个元素的值，例如A和B交换位置(图中示例4)；
  - dup_x1 将复制栈顶元素的值，并在栈顶插入两次(图中示例5)；
  - dup2_x1 则复制栈顶两个元素的值，并插入第三个值(图中示例6)。
- dup 指令：复制栈顶的值，并将复制的值压入栈。
- dup_x1 指令：复制栈顶的值，并将复制的值插入到最上面 2 个值的下方。
- dup2_x1 指令：复制栈顶 1 个 64 位/或 2 个 32 位的值, 并将复制的值按照原始顺序，插入原始值下面一个 32 位值的下方。

局部变量表

stack 主要用于执行指令，而局部变量则用来保存中间结果，两者之间可以直接交互。
javac -g demo/jvm0104/*.java(生成调试信息的 -g 参数)
javap -c -verbose demo/jvm0104/LocalVariableTest (反编译)
代码

//移动平均数
public class MovingAverage {private int count = 0;private double sum = 0.0D;public void submit(double value){this.count ++;this.sum += value;}public double getAvg(){if(0 == this.count){ return sum;}return this.sum/this.count;}
}public class LocalVariableTest {public static void main(String[] args) {MovingAverage ma = new MovingAverage();int num1 = 1;int num2 = 2;ma.submit(num1);ma.submit(num2);double avg = ma.getAvg();}
}

反编译
public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=3, locals=6, args_size=10: new           #2                  // class demo/jvm0104/MovingAverage  new, 创建 MovingAverage 类的对象;3: dup //  复制栈顶引用值。4: invokespecial #3                  // Method  demo/jvm0104/MovingAverage."<init>":()V   invokespecial 执行对象初始化。7: astore_1 //使用 astore_1 指令将引用地址值(addr.)存储(store)到编号为1的局部变量中： astore_1 中的 1 指代 LocalVariableTable 中ma对应的槽位编号，8: iconst_1  // iconst_1 和 iconst_2 用来将常量值1和2加载到栈里面， 并分别由指令 istore_2 和 istore_3 将它们存储到在 LocalVariableTable 的槽位 2 和槽位 3 中。store 之类的指令调用实际上从栈顶删除了一个值。 这就是为什么再次使用相同值时，必须再加载(load)一次的原因。9: istore_210: iconst_211: istore_312: aload_113: iload_214: i2d15: invokevirtual #4                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage.submit:(D)V18: aload_119: iload_320: i2d21: invokevirtual #4                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage.submit:(D)V24: aload_1 //调用 getAvg() 方法后，返回的结果位于栈顶，然后使用 dstore 将 double 值保存到本地变量4号槽位，这里的d表示目标变量的类型为double。25: invokevirtual #5                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage.getAvg:()D28: dstore        430: returnLineNumberTable:line 5: 0line 6: 8line 7: 10line 8: 12line 9: 18line 10: 24line 11: 30LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      31     0  args   [Ljava/lang/String;8      23     1    ma   Ldemo/jvm0104/MovingAverage;10      21     2  num1   I12      19     3  num2   I30       1     4   avg   D

给局部变量赋值时，需要使用相应的指令来进行 store，如 astore_1。store 类的指令都会删除栈顶值。相应的 load 指令则会将值从局部变量表压入操作数栈，但并不会删除局部变量中的值。

流程控制指令

主要是分支和循环在用, 根据检查条件来控制程序的执行流程。
代码

public class ForLoopTest {private static int[] numbers = {1, 6, 8};public static void main(String[] args) {MovingAverage ma = new MovingAverage();for (int number : numbers) {ma.submit(number);}double avg = ma.getAvg();}
}

编译反编译

javac -g demo/jvm0104/*.java
javap -c -verbose demo/jvm0104/ForLoopTest

字节码

0: new           #2                  // class demo/jvm0104/MovingAverage
3: dup
4: invokespecial #3                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage."<init>":()V
7: astore_1
8: getstatic     #4                  // Field numbers:[I
11: astore_2
12: aload_2
13: arraylength
14: istore_3
15: iconst_0
16: istore        418: iload         4  //循环体 用于执行循环计数器与数组长度的比较20: iload_321: if_icmpge     43 //if, integer, compare, great equal, 如果一个数的值大于或等于另一个值，则程序执行流程跳转到pc=43的地方继续执行。24: aload_225: iload         427: iaload28: istore        530: aload_131: iload         533: i2d34: invokevirtual #5                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage.submit:(D)V  37: iinc          4, 1   // 4号槽位的值加140: goto          18   //跳到循环开始的地方43: aload_144: invokevirtual #6                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage.getAvg:()D47: dstore_248: returnLocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature30       7     5 number   I  //5 号槽位被 number 占用了。0      49     0  args   [Ljava/lang/String;   //0槽位被 main 方法的参数 args 占据了8      41     1    ma   Ldemo/jvm0104/MovingAverage; //1 号槽位被 ma 占用了。48       1     2   avg   D //2 号槽位是for循环之后才被 avg 占用的。2号槽位的变量保存了 numbers 的引用值，占据了 2号槽位。
3号槽位的变量, 由 arraylength 指令使用, 得出循环的长度。
4号槽位的变量, 是循环计数器， 每次迭代后使用 iinc 指令来递增。

算术运算指令与类型转换指令
- 将 int 值作为参数传递给实际上接收 double 的 submit() 方法时，在实际调用该方法之前，使用了类型转换的操作码
- ```
     31: iload         533: i2d34: invokevirtual #5                  // Method demo/jvm0104/MovingAverage.submit:(D)V
```
- 将一个 int 类型局部变量的值, 作为整数加载到栈中，然后用 i2d 指令将其转换为 double 值，以便将其作为参数传给submit方法。
- 唯一不需要将数值load到操作数栈的指令是 iinc，它可以直接对 LocalVariableTable 中的值进行运算。其他的所有操作均使用栈来执行。
方法调用指令和参数传递

用于方法调用的指令
- invokestatic，用于调用某个类的静态方法，这也是方法调用指令中最快的一个。
- invokespecial, 用来调用构造函数，也可以用于调用同一个类中的 private 方法, 以及可见的超类方法。
- invokevirtual，如果是具体类型的目标对象，用于调用公共，受保护和打包私有方法。
- invokeinterface，调用的方法属于某个接口。运行时受到更多限制
  
  区别：
- 使用 invokestatic 指令，JVM 就确切地知道要调用的是哪个方法：因为调用的是静态方法，只能属于一个类。
- 使用 invokespecial 时，查找的数量也很少，解析也更加容易，那么运行时就能更快地找到所需的方法。
JDK7 新增的方法调用指令 invokedynamic
- 是实现“动态类型语言”
- 在不改变字节码的时候,Java 语言层面想调用一个类 A 的方法 m，只有两个办法：
  - 使用A a=new A(); a.m()，拿到一个 A 类型的实例，然后直接调用方法；
  - 通过反射，通过 A.class.getMethod 拿到一个 Method，然后再调用这个Method.invoke反射调用；
- invokedynamic配合新增的方法句柄（Method Handles，可以用来描述一个跟类型 A 无关的方法 m 的签名，甚至不包括方法名称，这样就可以做到我们使用方法 m 的签名，但是直接执行的时候调用的是相同签名的另一个方法 b），可以在运行时再决定由哪个类来接收被调用的方法。在此之前，只能使用反射来实现类似的功能。该指令使得可以出现基于 JVM 的动态语言，让 jvm 更加强大。而且在 JVM 上实现动态调用机制，不会破坏原有的调用机制。这样既很好的支持了 Scala、Clojure 这些 JVM 上的动态语言，又可以支持代码里的动态 lambda 表达式。