Java字節(jié)碼的知識(shí)點(diǎn)有哪些

這篇文章主要為大家展示了“Java字節(jié)碼的知識(shí)點(diǎn)有哪些”，內(nèi)容簡(jiǎn)而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領(lǐng)大家一起研究并學(xué)習(xí)一下“Java字節(jié)碼的知識(shí)點(diǎn)有哪些”這篇文章吧。

編譯“1+1”代碼

首先我們需要寫個(gè)簡(jiǎn)單的小程序，1+1的程序，學(xué)習(xí)就要從最簡(jiǎn)單的1+1開始，代碼如下：

package top.luozhou.test;/**
 * @description:
 * @author: luozhou
 * @create: 2019-12-25 21:28
 **/public class TestJava {    
     public static void main(String[] args) {
         int a=1+1;
        System.out.println(a);
    }
}

寫好java類文件后，首先執(zhí)行命令javac TestJava.java 編譯類文件，生成TestJava.class。 然后執(zhí)行反編譯命令javap -verbose TestJava，字節(jié)碼結(jié)果顯示如下：

  Compiled from "TestJava.java"public class top.luozhou.test.TestJava
  minor version: 0
  major version: 56
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #5.#14         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #15.#16        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = Methodref          #17.#18        // java/io/PrintStream.println:(I)V
   #4 = Class              #19            // top/luozhou/test/TestJava
   #5 = Class              #20            // java/lang/Object
   #6 = Utf8               <init>
   #7 = Utf8               ()V
   #8 = Utf8               Code
   #9 = Utf8               LineNumberTable
  #10 = Utf8               main
  #11 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #12 = Utf8               SourceFile
  #13 = Utf8               TestJava.java
  #14 = NameAndType        #6:#7          // "<init>":()V
  #15 = Class              #21            // java/lang/System
  #16 = NameAndType        #22:#23        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #17 = Class              #24            // java/io/PrintStream
  #18 = NameAndType        #25:#26        // println:(I)V
  #19 = Utf8               top/luozhou/test/TestJava
  #20 = Utf8               java/lang/Object
  #21 = Utf8               java/lang/System
  #22 = Utf8               out
  #23 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #24 = Utf8               java/io/PrintStream
  #25 = Utf8               println
  #26 = Utf8               (I)V
{  public top.luozhou.test.TestJava();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: iconst_2         1: istore_1         2: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         5: iload_1         6: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
         9: return
      LineNumberTable:
        line 10: 0
        line 11: 2
        line 12: 9}

解析字節(jié)碼

1.基礎(chǔ)信息

上述結(jié)果刪除了部分不影響解析的冗余信息，接下來(lái)我們便來(lái)解析字節(jié)碼的結(jié)果。

 minor version: 0 次版本號(hào)，為0表示未使用
 major version: 56 主版本號(hào)，56表示jdk12，表示只能運(yùn)行在jdk12版本以及之后的虛擬機(jī)中

flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER

ACC_PUBLIC:這就是一個(gè)是否是public類型的訪問(wèn)標(biāo)志。

ACC_SUPER: 這個(gè)falg是為了解決通過(guò) invokespecial 指令調(diào)用 super 方法的問(wèn)題?？梢詫⑺斫獬?Java 1.0.2 的一個(gè)缺陷補(bǔ)丁，只有通過(guò)這樣它才能正確找到 super 類方法。從 Java 1.0.2 開始，編譯器始終會(huì)在字節(jié)碼中生成 ACC_SUPER 訪問(wèn)標(biāo)識(shí)。感興趣的同學(xué)可以點(diǎn)擊這里來(lái)了解更多。

2.常量池

接下來(lái)，我們將要分析常量池,你也可以對(duì)照上面整體的字節(jié)碼來(lái)理解。

#1 = Methodref          #5.#14         // java/lang/Object."<init>":()V

這是一個(gè)方法引用，這里的#5表示索引值，然后我們可以發(fā)現(xiàn)索引值為5的字節(jié)碼如下

#5 = Class              #20            // java/lang/Object

它表示這是一個(gè)Object類，同理#14指向的是一個(gè)"<init>":()V表示引用的是初始化方法。

#2 = Fieldref           #15.#16        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

上面這段表示是一個(gè)字段引用，同樣引用了#15和#16,實(shí)際上引用的就是java/lang/System類中的PrintStream對(duì)象。其他的常量池分析思路是一樣的，鑒于篇幅我就不一一說(shuō)明了，只列下其中的幾個(gè)關(guān)鍵類型和信息。

NameAndType:這個(gè)表示是名稱和類型的常量表，可以指向方法名稱或者字段的索引，在上面的字節(jié)碼中都是表示的實(shí)際的方法。

Utf8：我們經(jīng)常使用的是字符編碼，但是這個(gè)不是只有字符編碼的意思，它表示一種字符編碼是Utf8的字符串。它是虛擬機(jī)中最常用的表結(jié)構(gòu)，你可以理解為它可以描述方法，字段，類等信息。 比如：

#4 = Class              #19 #19 = Utf8               top/luozhou/test/TestJava

這里表示#4這個(gè)索引下是一個(gè)類，然后指向的類是#19,#19是一個(gè)Utf8表，最終存放的是top/luozhou/test/TestJava,那么這樣一連接起來(lái)就可以知道#4位置引用的類是top/luozhou/test/TestJava了。

3.構(gòu)造方法信息

接下來(lái)，我們分析下構(gòu)造方法的字節(jié)碼，我們知道，一個(gè)類初始化的時(shí)候最先執(zhí)行它的構(gòu)造方法，如果你沒(méi)有寫構(gòu)造方法，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)給你添加一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造方法。

public top.luozhou.test.TestJava();    
    descriptor: ()V    flags: ACC_PUBLIC    Code:      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0         
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return      LineNumberTable:
        line 8: 0

descriptor: ()V :表示這是一個(gè)沒(méi)有返回值的方法。

flags: ACC_PUBLIC:是公共方法。

stack=1, locals=1, args_size=1 :表示棧中的數(shù)量為1，局部變量表中的變量為1，調(diào)用參數(shù)也為1。

這里為什么都是1呢？這不是默認(rèn)的構(gòu)造方法嗎？哪來(lái)的參數(shù)？其實(shí)Java語(yǔ)言有一個(gè)潛規(guī)則：在任何實(shí)例方法里面都可以通過(guò)this來(lái)訪問(wèn)到此方法所屬的對(duì)象。而這種機(jī)制的實(shí)現(xiàn)就是通過(guò)Java編譯器在編譯的時(shí)候作為入?yún)魅氲椒椒ㄖ辛?，熟悉python語(yǔ)言的同學(xué)肯定會(huì)知道，在python中定義一個(gè)方法總會(huì)傳入一個(gè)self的參數(shù),這也是傳入此實(shí)例的引用到方法內(nèi)部，Java只是把這種機(jī)制后推到編譯階段完成而已。所以，這里的1都是指this這個(gè)參數(shù)而已。

         0: aload_0         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
    LineNumberTable:        line 8: 0

經(jīng)過(guò)上面這個(gè)分析對(duì)于這個(gè)構(gòu)造方法表達(dá)的意思也就很清晰了。

aload_0:表示把局部變量表中的第一個(gè)變量加載到棧中，也就是this。

invokespecial:直接調(diào)用初始化方法。

return:調(diào)用完畢方法結(jié)束。

LineNumberTable:這是一個(gè)行數(shù)的表，用來(lái)記錄字節(jié)碼的偏移量和代碼行數(shù)的映射關(guān)系。line 8: 0表示，源碼中第8行對(duì)應(yīng)的就是偏移量0的字節(jié)碼，因?yàn)槭悄J(rèn)的構(gòu)造方法，所以這里并無(wú)法直觀體現(xiàn)出來(lái)。

另外這里會(huì)執(zhí)行Object的構(gòu)造方法是因?yàn)?，Object是所有類的父類，子類的構(gòu)造要先構(gòu)造父類的構(gòu)造方法。

4.main方法信息

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: iconst_2         1: istore_1         2: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         5: iload_1         6: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
         9: return
      LineNumberTable:        line 10: 0
        line 11: 2
        line 12: 9

有了之前構(gòu)造方法的分析，我們接下來(lái)分析main方法也會(huì)熟悉很多，重復(fù)的我就略過(guò)了，這里重點(diǎn)分析code部分。

stack=2, locals=2, args_size=1:這里的棧和局部變量表為2，參數(shù)還是為1。這是為什么呢？因?yàn)閙ain方法中聲明了一個(gè)變量a,所以局部變量表要加一個(gè)，棧也是，所以他們是2。那為什么args_size還是1呢？你不是說(shuō)默認(rèn)會(huì)把this傳入的嗎？應(yīng)該是2啊。注意：之前說(shuō)的是在任何實(shí)例方法中，而這個(gè)main方法是一個(gè)靜態(tài)方法，靜態(tài)方法直接可以通過(guò)類+方法名訪問(wèn)，并不需要實(shí)例對(duì)象，所以這里就沒(méi)必要傳入了。

0: iconst_2:將int類型2推送到棧頂。

1: istore_1:將棧頂int類型數(shù)值存入第二個(gè)本地變量。

2: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;:獲取PrintStream類。

5: iload_1: 把第二個(gè)int型本地變量推送到棧頂。

6: invokevirtual #3 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V:調(diào)用println方法。

9: return:調(diào)用完畢結(jié)束方法。

這里的LineNumberTable是有源碼的，我們可以對(duì)照下我前面描述是否正確：

line 10: 0: 第10行表示 0: iconst_2字節(jié)碼，這里我們發(fā)現(xiàn)編譯器直接給我們計(jì)算好了把2推送到棧頂了。

line 11: 2:第11行源碼對(duì)應(yīng)的是 2: getstatic 獲取輸出的靜態(tài)類PrintStream。

line 12: 9:12行源碼對(duì)應(yīng)的是return，表示方法結(jié)束。

這里我也畫了一個(gè)動(dòng)態(tài)圖片來(lái)演示main方法執(zhí)行的過(guò)程，希望能夠幫助你理解：

以上是“Java字節(jié)碼的知識(shí)點(diǎn)有哪些”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！