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如何找个对象(指令)

shysh95

发布于 2021-02-25 02:47:23

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代码可运行

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代码可运行

假期已经接近尾声了，新的一年废话不多说，直接开干，话说大家今年有没有领”对象“回家，祝有对象的情人节快乐，没有对象的没关系看完这篇文章就知道如何找个”对象“了，相约下一年和下一个情人节，今天主要讲几个指令类型：

对象创建与访问指令
操作数栈管理指令
控制转移指令
方法调用和返回指令
异常处理指令
同步指令

对象创建与访问指令

类实例和数组虽然都是对象，但JVM分别采用不同的指令进行创建，对象创建以后就可以通过访问指令进行访问。

创建类实例：new
创建数组实例：newarray、anewarray、multianewarray
访问类字段(static字段)和实例字段(非static)：getfiled、putfiled、getstatic、putstatic
数组元素加载到操作数栈：baload、caload、salod、ialod、lalod、falod、dalod
操作数栈元素加载到数组中：bastore、castore、sastore、iastore、lastore、fastore、dastore
获取数组长度：arraylength
检查类实例类型：instanceof、checkcast

public class ClassTest {

    public void checkCast(Object c) {
        System.out.println(c instanceof Integer);
        System.out.println((int)c);
    }
}

关于checkcast指令，如果发生类型强转不匹配，那么将会抛出ClassCastException。

操作数栈管理指令

JVM提供了一些可以直接操作操作数栈的指令：

将栈顶的一个或者两个元素弹出：pop、pop2
复制栈顶的一个或者两个元素并重新压入栈顶：dup、dup2、dup_x1、dup2_x1、dup_x2、dup2_x2
将操作栈顶的连个元素进行互换：swap

public class ClassTest {

    public static long pop2() {
       return 3L;
    }

    public static int pop() {
        return 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        pop();
        pop2();
    }
}

关于pop和pop2的区别主要是，pop弹出一个操作数栈中的一个32位的值，而pop2是弹出一个值，但是该值需要用两个32位来表示，或者弹出两个32位的值。因此由于long类型是64位，所以采用了pop2。

控制转移指令

控制转移指令可以让JVM有条件或者无条件的从指定位置执行程序。

条件分支：ifeq、iflt、ifle、ifne、ifgt、ifge、ifnull、ifnonnull、if_icmpeg、if_icmpne、if_icmplt、if_icmpgt、if_icmple、if_icmpge、if_acmpeq、if_acmpne
复合条件分支：tableswitch、lookupswitch
无条件分支：goto、goto_w、jsr、jsr_w、ret

对于boolean、byte、char和short类型的条件分支比较操作，都采用int类型的比较指令来完成，而对于long、float、double类型的条件分支比较操作，则会先执行相应类型的比较运算指令（dcmpg、dcmpl、fcmpg、fcmpl、lcmp），比较运算指令会返回一个整型值到操作数栈中，然后再执行int类型的条件分支比较操作完成分支的跳转。

public class ClassTest {

    public void compare(long a) {
        if (a > 3) {
            System.out.println("1");
        } else {
            System.out.println("2");
        }
    }
}

我们解释一下compare方法的Code属性（这里我们假设a的值为1）：

0：将第一个局部变量压入操作数栈

1：将常量池中第二项元素（3）压入操作数栈顶

2：这里就采用到了比较运算指令lcmp，lcmp会将栈顶的两个元素弹出，如果栈顶的元素大于第二个栈元素，那就将-1压入操作数栈中，如果栈顶额元素等于第二个栈元素，那么就将0压入操作数栈中，如果栈顶元素小于第二个栈元素，那么将1压入操作数栈中。由于我们这边a的值为1，因此会将-1压入操作数栈中

3：下面采用ifle条件分支比较指令，从下图中我们可以得知ifle会将栈顶元素与0比较，只有栈顶元素小于等于0是结果才为true，由于栈顶的元素是-1，因此结果为true，所以指令将会跳转到第19条执行。

19：getstatic是从class中获取一个static属性，这里是PrintStream 22：将常量池中的第7项元素也就是String的2压入操作数栈顶 23：invokevirtual是方法调用指令，用于调用对象的实例方法，这里就是打印2

方法调用和返回指令

invokevirtual：调用对象的实例方法
invokeinerface：调用接口方法，它会在运行时搜索一个实现了这个接口方法的对象，找到合适的方法进行调用
invokespecial：调用一些特殊处理的实例方法，包括实例初始化方法、私有方法和父类方法
invokestatic：调用类方法（静态方法）
invokedynamic：用于在运行时动态解析出调用点限定符引用的方法，并执行该方法
ireturn：方法返回指令，当返回值是boolean、byte、short、char、int时使用
lreturn：返回long类型
freturn：返回float类型
dreturn：返回double类型
areturn：返回reference类型
return：方法返回void时候使用

关于invokeddynamic指令下一篇文章中我会以lambda为切入点进行讲解，感兴趣的小伙伴可以关注一下公众号并置顶（防止错过）。

异常处理指令

Java程序中显示抛出异常(throw语句)都由athrow指令来实现。关于catch捕获的异常采用异常表来完成（不清楚的可以阅读一下JVM系列文章）。

同步指令

JVM支持方法级的同步和方法内部一段指令序列的同步，这两种都通过Monitor来实现。

方法级的同步是隐式的，在方法表上，如果一个方法被声明为ACC_SYNCHRONIZED，那么说明这个方法是个同步方法。当方法调用时，执行线程要求先成功持有Monitor，才能执行方法，方法执行完成后，不管是否正常结束都要释放Monitor。在方法执行期间，有且只有一个线程可以获得Monitor。

关于方法内部指令序列的同步通常使用synchronized关键字，JVM通过monitorenter和monitorexit两条指令来支持synchronized关键字。

synchronized关键字需要编译器和JVM两者的共同协作来支持。

编译器需要保证无论通过何种方式，方法中调用过的每条monitorenter指令都必须执行其对应的monitorexit指令。

public class ClassTest {

    private final Object lock = new Object();

    public void inc(int i) {
        synchronized (lock) {
            i = i + 1;
        }
    }
}