字节码指令简析

java虚拟机是基于栈的架构，指令是由操作码和操作数组成。

• 操作码：1个字节的长度（0~255），因此指令集指令数不能超过256个
• 操作数：一条指令可以是0+个操作数，操作数可以是1+个字节。编译后的代码没有采用操作数长度对齐方式

不采用对齐方式的优劣点：

• 优势：可以省略掉很多的填充和间隔符号，减少了数据量
• 劣势：不对齐，那么在读取长字节的数据时，需要跨字节读取，需要花费更多的CPU时间。

未归类

• nop：0x00，啥都不做
• aconst_null：0x01，将null推送到栈顶

栈操作

load和store

• load 命令：用于将局部变量表的指定位置的相应类型变量加载到栈顶；
• store命令：用于将栈顶的相应类型数据保入局部变量表的指定位置；

iload 第1个int型变量进栈 istore 栈顶nt数值存入第1局部变量 iload_0 第1个int型变量进栈 istore_0 栈顶int数值存入第1局部变量 iload_1 第2个int型变量进栈 istore_1 栈顶int数值存入第2局部变量 lload 第1个long型变量进栈 lstore 栈顶long数值存入第1局部变量 aload 第1个ref型变量进栈 astore 栈顶ref对象存入第1局部变量

const 和 push 和 idc

• const：该系列命令主要负责把简单的数值类型送到栈顶。该系列命令不带参数。注意只把简单的数值类型送到栈顶时，才使用如下的命令。
  • 局限性非常的小，只能把-1,0,1,2,3,4,5推送到栈顶
• push：负责把一个整形数字（长度比较小）送到到栈顶。该系列命令有一个参数，用于指定要送到栈顶的数字。
• idc：负责把数值常量或String常量值从常量池中推送至栈顶。该命令后面需要给一个表示常量在常量池中位置(编号)的参数
  • final static定义的数值是在常量池中
  • 对于const系列命令和push系列命令操作范围之外的数值类型常量，都放在常量池中
  • 所有不是通过new创建的String都是放在常量池中的

pop和dup

• pop：用于栈顶数值的出栈操作，可以指定出栈的数值数量
• dup：用于复制栈顶的数值，并压入栈顶。可以指定复制和压入的次数

栈顶元素数学操作及移位操作系列

该系列命令用于对栈顶元素行数学操作，和对数值进行移位操作。移位操作的操作数和要移位的数都是从栈里取得。

• swap：将栈最顶端的两个数值互换(数值不能是long或double类型的)
• iadd：将栈顶两int型数值相加并将结果压入栈顶
• dmul：将栈顶两double型数值相乘并将结果压入栈顶
• frem：将栈顶两float型数值作取模运算并将结果压入栈顶
• lor：将栈顶两long型数值作“按位或”并将结果压入栈顶
• ... ...

对象相关

字段调用

方法调用

方法返回

对象与数组

• 创建类实例： new
• 创建数组：newarray、anewarray、multianewarray
• 数组元素 加载到 操作数栈：xaload (x可为b,c,s,i,l,f,d,a)
• 操作数栈的值 存储到数组元素： xastore (x可为b,c,s,i,l,f,d,a)
• 数组长度：arraylength
• 类实例类型：instanceof、checkcast

运算指令

类型转换

• 宽化转换（小->大），无需显示的转换指令，并且是安全的操作。
• 窄化转换，必须显示地调用类型转换指令。如i2b, i2c,f2i等等。

流程控制

控制指令是指有条件或无条件地修改PC寄存器的值，从而达到控制流程的目标

• 条件分支：ifeq、iflt、ifnull、ifnonnull等
• 复合分支：tableswitch、lookupswitch
• 无条件分支：goto、goto_w、jsr、jsr_w、ret

异常

Java程序显式抛出异常： athrow指令。

同步

方法级的同步和方法内部分代码的同步，都是依靠管程(Monitor)来实现的。

Java语言使用synchronized语句块，那么Java虚拟机的指令集中通过monitorenter和monitorexit两条指令来完成synchronized的功能。为了保证monitorenter和monitorexit指令一定能成对的调用（不管方法正常结束还是异常结束），编译器会自动生成一个异常处理器，该异常处理器的主要目的是用于执行monitorexit指令。

栈和局部变量表

局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。局部变量表的容量以变量槽（slot）为最小单位，每个 slot 保证能放下 32 位内的数据类型。虚拟机通过索引定位的方式使用局部变量表，索引值从 0 开始。值得注意的是，对于实例方法，局部变量表中第 0 位索引的 slot 默认是 this引用；静态方法则不是。而且为了节约内存，slot 是可以重用的。