JVM虛擬機(jī)?！狫AVA方法的消亡史-創(chuàng)新互聯(lián)

引子

這是由一個(gè)“無(wú)聊”的問(wèn)題引發(fā)的故事：方法ipp和ppi分別會(huì)打印什么結(jié)果？

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public class Opcode {	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("hello wang ni ma");
	}	public void ipp(){		int i = 0;
		i = i++;
		System.out.println(i);
	}	public void ppi(){		int i = 0;
		i = ++i;
		System.out.println(i);
	}
}

當(dāng)然了，把兩個(gè)方法放在一起，憑借些許的邏輯思維分析，可以很快給出答案： 0 1

那JVM為什么會(huì)執(zhí)行出這樣的結(jié)果呢，本文將結(jié)合 字節(jié)碼 和 虛擬機(jī)棧 做出解釋。

番外

javap 反匯編器

    javap是JDK自帶的反匯編器，可以查看java編譯器為我們生成的字節(jié)碼。通過(guò)它，我們可以對(duì)照源代碼和字節(jié)碼，從而了解很多編譯器內(nèi)部的工作。

java字節(jié)碼指令集

    Java 程序編譯之后就變成了一條條字節(jié)碼指令，其形式類(lèi)似匯編，但和匯編有不同之處：

•     匯編指令的操作數(shù)存放在數(shù)據(jù)段和寄存器中，可通過(guò)存儲(chǔ)器或寄存器尋址找到需要的操作數(shù)；

•     Java 字節(jié)碼指令的操作數(shù)存放在操作數(shù)棧中（可以理解為JVM內(nèi)部虛擬寄存器），當(dāng)執(zhí)行某條帶 n 個(gè)操作數(shù)的指令時(shí)，就從棧頂取 n 個(gè)操作數(shù)，然后把指令的計(jì)算結(jié)果（如果有的話）入棧。

    由于操作數(shù)棧是內(nèi)存空間，所以字節(jié)碼指令不必?fù)?dān)心不同機(jī)器上寄存器以及機(jī)器指令的差別，從而做到了平臺(tái)無(wú)關(guān)。

    Java虛擬機(jī)的指令由一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的、代表著某種特定操作含義的操作碼（Opcode）以及跟隨其后的零至多個(gè)代表此操作所需參數(shù)的操作數(shù)（Operands）所構(gòu)成。

  列舉本文用到的基本指令：

• 加載和存儲(chǔ)指令

        將一個(gè)局部變量加載到操作棧：iload_<n>

        將一個(gè)數(shù)值從操作數(shù)棧存儲(chǔ)到局部變量表：istore_<n>

        將一個(gè)常量加載到操作數(shù)棧：iconst_<i>

• 運(yùn)算指令 (運(yùn)算之后的結(jié)果會(huì)自動(dòng)入棧)

        局部變量自增指令：iinc

    對(duì)于大部分與數(shù)據(jù)類(lèi)型相關(guān)的字節(jié)碼指令，他們的操作碼助記符中都有特殊的字符來(lái)表明專門(mén)為哪種數(shù)據(jù)類(lèi)型服務(wù)：

• i -- int

• l -- long

• s -- short

• b -- byte

• c -- char

• f -- float

• d -- double

• a -- reference

 正題

  我們用javac編譯上面的Opcode.java，然后“javap -c”查看字節(jié)碼：

    

    javap命令加入“-v”可以看到更詳細(xì)的信息（常量池） ：

    

虛擬機(jī)棧圖解

在看圖之前我們先了解幾個(gè)概念：

• Java虛擬機(jī)（JVM）是基于棧結(jié)構(gòu)的，其中的“?！敝傅木褪遣僮鲾?shù)棧。

• 在代碼的實(shí)際運(yùn)行中，每個(gè)線程都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)JVM棧存儲(chǔ)棧幀（frame）。每當(dāng)有方法調(diào)用時(shí)，frame就會(huì)被創(chuàng)建；當(dāng)這個(gè)方法返回時(shí)，frame出棧。

• 一個(gè)frame由三部分組成：操作數(shù)棧（Oprand Stack）、局部變量表（Local Variable Table）、當(dāng)前方法所在類(lèi)的運(yùn)行常量池的引用（The Reference of Constant Pool）。

• 局部變量表，存儲(chǔ)的是方法的參數(shù)和局部變量的值。存儲(chǔ)參數(shù)的索引從0開(kāi)始，如果是構(gòu)造方法或者實(shí)例化方法的frame，那么局部變量數(shù)組的“0”處存儲(chǔ)的是“this”引用，然后再?gòu)摹?”開(kāi)始存儲(chǔ)形參和局部變量；如果是靜態(tài)方法的frame，局部變量表不會(huì)存儲(chǔ)“this”引用，而是從“0”開(kāi)始存儲(chǔ)形參和局部變量。

• 操作數(shù)棧，臨時(shí)存儲(chǔ)參與運(yùn)算的數(shù)值，然后進(jìn)行相關(guān)操作。和局部變量表一樣，操作數(shù)棧也是一個(gè)以字長(zhǎng)為單位的數(shù)組。但是和前者不同的是，它不是通過(guò)索引來(lái)訪問(wèn)，而是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的棧操作壓棧/出棧來(lái)訪問(wèn)的。

• 常量池，存儲(chǔ)在JVM內(nèi)存線程共享區(qū)的“方法區(qū)”，在類(lèi)初始化的時(shí)候，會(huì)為給出的常量分配一個(gè)常量池，并且為每一個(gè)常量給出引用。

ipp()

    把常量“0”加載到操作數(shù)棧，指令“iconst_0”中的“0”代表int常量“0”

        操作數(shù)棧：[0]

        局部變量表：[this]

“i = i++;”進(jìn)行了四次操作：

    1 “istore_1”將操作數(shù)棧中棧頂?shù)膇nt壓入局部變量表“1”的位置

        操作數(shù)棧：[]

        局部變量表：[this， 0]

    2 “iload_1”將局部變量表“1”處的int加載到操作數(shù)棧

        操作數(shù)棧：[0]

        局部變量表：[this， 0]

    3 “iinc 1, 1”將局部變量表“1”處的int做自增運(yùn)算，結(jié)果自動(dòng)入棧

        操作數(shù)棧：[0]

        局部變量表：[this， 1]

    4 “istore_1”將操作數(shù)?！?”處的int壓入局部變量表

        操作數(shù)棧：[]

        局部變量表：[this， 0]

“System.out.println(i);”進(jìn)行了三次操作：

    1 “getstatic  #2”指向常量池中的第2個(gè)位置，載入“System.out”域

    2 “iload_1”將局部變量表“1”處的int加載到操作數(shù)棧

        操作數(shù)棧：[0]

        局部變量表：[this， 0]

    3 “invokevirtul  #5”指向常量池中的第5個(gè)位置，”調(diào)用實(shí)例方法“println”打印操作數(shù)棧的數(shù)值“0”

至此，ipp()方法的分析完成了，理解之后，反觀ppi()方法的字節(jié)碼信息，有一處不同：

    相當(dāng)于“i = i++”操作是先加載了局部變量表中的“0”到操作數(shù)棧，然后在局部變量表中做自增運(yùn)算；而“i = ++i”是先在局部變量表中做自增運(yùn)算，此時(shí)的值已經(jīng)變成“1”，然后再把局部變量表中的“1”加載到操作數(shù)棧。這也就印證了坊間流傳的“i++是先賦值后運(yùn)算，++i是先運(yùn)算后賦值”這一說(shuō)法。

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