1、类文件结构

先来一段简单的代码：

public class TestClassLoader {public static void main(String[] args) {System.out.println("hello world");}
}

在Linux 环境下执行：

javac -parameters -d . TestClassLoader.java

使用下面的命令打印字节码文件：

od -t xC TestClassLoader.class

结果：

[root@localhost javascript]# od -t xC TestClassLoader.class 
0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09
0000020 00 12 00 13 08 00 14 0a 00 15 00 16 07 00 17 07
0000040 00 18 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29
0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e
0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 04 6d 61 69
0000120 6e 01 00 16 28 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67
0000140 2f 53 74 72 69 6e 67 3b 29 56 01 00 10 4d 65 74
0000160 68 6f 64 50 61 72 61 6d 65 74 65 72 73 01 00 04
0000200 61 72 67 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46 69 6c
0000220 65 01 00 14 54 65 73 74 43 6c 61 73 73 4c 6f 61
0000240 64 65 72 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 19
0000260 0c 00 1a 00 1b 01 00 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f
0000300 72 6c 64 07 00 1c 0c 00 1d 00 1e 01 00 0f 54 65
0000320 73 74 43 6c 61 73 73 4c 6f 61 64 65 72 01 00 10
0000340 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74
0000360 01 00 10 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73
0000400 74 65 6d 01 00 03 6f 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76
0000420 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d
0000440 3b 01 00 13 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e
0000460 74 53 74 72 65 61 6d 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c
0000500 6e 01 00 15 28 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f
0000520 53 74 72 69 6e 67 3b 29 56 00 21 00 05 00 06 00
0000540 00 00 00 00 02 00 01 00 07 00 08 00 01 00 09 00
0000560 00 00 1d 00 01 00 01 00 00 00 05 2a b7 00 01 b1
0000600 00 00 00 01 00 0a 00 00 00 06 00 01 00 00 00 01
0000620 00 09 00 0b 00 0c 00 02 00 09 00 00 00 25 00 02
0000640 00 01 00 00 00 09 b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 00
0000660 00 00 01 00 0a 00 00 00 0a 00 02 00 00 00 03 00
0000700 08 00 04 00 0d 00 00 00 05 01 00 0e 00 00 00 01
0000720 00 0f 00 00 00 02 00 10
0000730

根据JVM规范，类文件结构为：

ClassFile { // u4表示字节数u4 magic; // 魔术字u2 minor_version; // 小版本号u2 major_version; // 主版本号u2 constant_pool_count; // 常量池信息cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];u2 access_flags; // 类的访问权限u2 this_class; // 类名信息u2 super_class; // 父类信息u2 interfaces_count; // 接口数量u2 interfaces[interfaces_count]; // 接口信息u2 fields_count; // 属性数量field_info fields[fields_count];  // 属性信息u2 methods_count; // 方法数量method_info methods[methods_count]; // 方法信息u2 attributes_count; // 属性信息attribute_info attributes[attributes_count];
}

1.1、 魔数

0~3 字节，表示它是否是【class】类型的文件

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

1.2、 版本

4~7 字节，表示类的版本16进制 00 34（十进制：52） 表示是 Java 8

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

1.3 、常量池

Constant Type	Value
CONSTANT_Class	7
CONSTANT_Fieldref	9
CONSTANT_Methodref	10
CONSTANT_InterfaceMethodref	11
CONSTANT_String	8
CONSTANT_Integer	3
CONSTANT_Float	4
CONSTANT_Long	5
CONSTANT_Double	6
CONSTANT_NameAndType	12
CONSTANT_Utf8	1
CONSTANT_MethodHandle	15
CONSTANT_MethodType	16
CONSTANT_InvokeDynamic	18

8~9 字节，表示常量池长度，00 23 （35） 表示常量池有 #1~#34项，注意 #0 项不计入，也没有值

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

第#1项 0a 表示一个 Method 信息，00 06 和 00 15（21） 表示它引用了常量池中 #6 和 #21 项来获得 这个方法的【所属类】和【方法名】

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

第#2项 09 表示一个 Field 信息，00 16（22）和 00 17（23） 表示它引用了常量池中 #22 和 # 23 项 来获得这个成员变量的【所属类】和【成员变量名】

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07

第#3项 08 表示一个字符串常量名称，00 18（24）表示它引用了常量池中 #24 项

0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07

第#4项 0a 表示一个 Method 信息，00 19（25） 和 00 1a（26） 表示它引用了常量池中 #25 和 #26 项来获得这个方法的【所属类】和【方法名】

0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07

第#5项 07 表示一个 Class 信息，00 1b（27） 表示它引用了常量池中 #27 项

0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07

第#6项 07 表示一个 Class 信息，00 1c（28） 表示它引用了常量池中 #28 项

0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07

0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29

第#7项 01 表示一个 utf8 串，00 06 表示长度，3c 69 6e 69 74 3e 是【 】

0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29

第#8项 01 表示一个 utf8 串，00 03 表示长度，28 29 56 是【()V】其实就是表示无参、无返回值

0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29

0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e

第#9项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，43 6f 64 65 是【Code】

0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e

第#10项 01 表示一个 utf8 串，00 0f（15） 表示长度，4c 69 6e 65 4e 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 是【LineNumberTable】

0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e

0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 12 4c 6f 63

第#11项 01 表示一个 utf8 串，00 12（18） 表示长度，4c 6f 63 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65是【LocalVariableTable】

0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 12 4c 6f 63

0000120 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65 01

第#12项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，74 68 69 73 是【this】

0000120 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65 01

0000140 00 04 74 68 69 73 01 00 1d 4c 63 6e 2f 69 74 63

第#13项 01 表示一个 utf8 串，00 1d（29） 表示长度，是【Lcn/itcast/jvm/t5/HelloWorld;】

0000140 00 04 74 68 69 73 01 00 1d 4c 63 6e 2f 69 74 63

0000160 61 73 74 2f 6a 76 6d 2f 74 35 2f 48 65 6c 6c 6f

0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16

第#14项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，74 68 69 73 是【main】

0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16

第#15项 01 表示一个 utf8 串，00 16（22） 表示长度，是【([Ljava/lang/String;)V】其实就是参数为 字符串数组，无返回值

0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16

0000220 28 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72

0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13

第#16项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，是【args】

0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13

第#17项 01 表示一个 utf8 串，00 13（19） 表示长度，是【[Ljava/lang/String;】

0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13

0000260 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69

0000300 6e 67 3b 01 00 10 4d 65 74 68 6f 64 50 61 72 61

第#18项 01 表示一个 utf8 串，00 10（16） 表示长度，是【MethodParameters】

0000300 6e 67 3b 01 00 10 4d 65 74 68 6f 64 50 61 72 61

0000320 6d 65 74 65 72 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46

第#19项 01 表示一个 utf8 串，00 0a（10） 表示长度，是【SourceFile】

0000320 6d 65 74 65 72 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46

0000340 69 6c 65 01 00 0f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64

第#20项 01 表示一个 utf8 串，00 0f（15） 表示长度，是【HelloWorld.java】

0000340 69 6c 65 01 00 0f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64

0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e

第#21项 0c 表示一个 【名+类型】，00 07 00 08 引用了常量池中 #7 #8 两项

0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e

第#22项 07 表示一个 Class 信息，00 1d（29） 引用了常量池中 #29 项

0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e

第#23项 0c 表示一个 【名+类型】，00 1e（30） 00 1f （31）引用了常量池中 #30 #31 两项

0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e

0000400 00 1f 01 00 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64

第#24项 01 表示一个 utf8 串，00 0f（15） 表示长度，是【hello world】

0000400 00 1f 01 00 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64

第#25项 07 表示一个 Class 信息，00 20（32） 引用了常量池中 #32 项

0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74

第#26项 0c 表示一个 【名+类型】，00 21（33） 00 22（34）引用了常量池中 #33 #34 两项

0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74

第#27项 01 表示一个 utf8 串，00 1b（27） 表示长度，是【cn/itcast/jvm/t5/HelloWorld】

0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74

0000440 63 61 73 74 2f 6a 76 6d 2f 74 35 2f 48 65 6c 6c

0000460 6f 57 6f 72 6c 64 01 00 10 6a 61 76 61 2f 6c 61

第#28项 01 表示一个 utf8 串，00 10（16） 表示长度，是【java/lang/Object】

0000460 6f 57 6f 72 6c 64 01 00 10 6a 61 76 61 2f 6c 61

0000500 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 01 00 10 6a 61 76 61

第#29项 01 表示一个 utf8 串，00 10（16） 表示长度，是【java/lang/System】

0000500 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 01 00 10 6a 61 76 61

0000520 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65 6d 01 00 03 6f

第#30项 01 表示一个 utf8 串，00 03 表示长度，是【out】

0000520 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65 6d 01 00 03 6f

0000540 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72

第#31项 01 表示一个 utf8 串，00 15（21） 表示长度，是【Ljava/io/PrintStream;】

0000540 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72

0000560 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b 01 00 13 6a 61 76

第#32项 01 表示一个 utf8 串，00 13（19） 表示长度，是【java/io/PrintStream】

0000560 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b 01 00 13 6a 61 76

0000600 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d

第#33项 01 表示一个 utf8 串，00 07 表示长度，是【println】

0000620 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c 6e 01 00 15 28 4c 6a

第#34项 01 表示一个 utf8 串，00 15（21） 表示长度，是【(Ljava/lang/String;)V】

0000620 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c 6e 01 00 15 28 4c 6a

0000640 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69 6e 67 3b

0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

1.4、 访问标识与继承信息

21 表示该 class 是一个类，公共的
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
05 表示根据常量池中 #5 找到本类全限定名
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
06 表示根据常量池中 #6 找到父类全限定名
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
表示接口的数量，本类为 0
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

Flag Name	Value	Interpretation
ACC_PUBLIC	0x0001	Declared public ; may be accessed from outside its package.
ACC_FINAL	0x0010	Declared final ; no subclasses allowed.
ACC_SUPER	0x0020	Treat superclass methods specially when invoked by the invokespecial instruction.
ACC_INTERFACE	0x0200	Is an interface, not a class.
ACC_ABSTRACT	0x0400	Declared abstract ; must not be instantiated.
ACC_SYNTHETIC	0x1000	Declared synthetic; not present in the source code.
ACC_ANNOTATION	0x2000	Declared as an annotation type.
ACC_ENUM	0x4000	Declared as an enum type.

1.5、 Field 信息

表示成员变量数量，本类为 0
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

FieldType	Type	Interpretation
B	byte	signed byte
C	char	Unicode character code point in the Basic Multilingual Plane, encoded with UTF-16
D	double	double-precision floating-point value
F	float	single-precision floating-point value
I	int	integer
J	long	long integer
L ClassName ;	reference	an instance of class ClassName
S	short	signed short
Z	boolean	true or false
[	reference	one array dimension

1.6、 Method 信息

表示方法数量，本类为 2
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
一个方法由 访问修饰符，名称，参数描述，方法属性数量，方法属性组成

• 红色代表访问修饰符（本类中是 public）
• 蓝色代表引用了常量池 #07 项作为方法名称
• 绿色代表引用了常量池 #08 项作为方法参数描述
• 黄色代表方法属性数量，本方法是 1
• 红色代表方法属性
  • 00 09 表示引用了常量池 #09 项，发现是【Code】属性
  • 00 00 00 2f 表示此属性的长度是 47
  • 00 01 表示【操作数栈】最大深度
  • 00 01 表示【局部变量表】最大槽（slot）数
  • 00 00 00 05 表示字节码长度，本例是 5
  • 2a b7 00 01 b1 是字节码指令
  • 00 00 00 02 表示方法细节属性数量，本例是 2
  • 00 0a 表示引用了常量池 #10 项，发现是【LineNumberTable】属性
    • 00 00 00 06 表示此属性的总长度，本例是 6
    • 00 01 表示【LineNumberTable】长度
    • 00 00 表示【字节码】行号 00 04 表示【java 源码】行号
  • 00 0b 表示引用了常量池 #11 项，发现是【LocalVariableTable】属性
    • 00 00 00 0c 表示此属性的总长度，本例是 12
    • 00 01 表示【LocalVariableTable】长度
    • 00 00 表示局部变量生命周期开始，相对于字节码的偏移量
    • 00 05 表示局部变量覆盖的范围长度
    • 00 0c 表示局部变量名称，本例引用了常量池 #12 项，是【this】
    • 00 0d 表示局部变量的类型，本例引用了常量池 #13 项，是
      【Lcn/itcast/jvm/t5/HelloWorld;】
    • 00 00 表示局部变量占有的槽位（slot）编号，本例是 0

0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
0000700 00 07 00 08 00 01 00 09 00 00 00 2f 00 01 00 01
0000720 00 00 00 05 2a b7 00 01 b1 00 00 00 02 00 0a 00
0000740 00 00 06 00 01 00 00 00 04 00 0b 00 00 00 0c 00
0000760 01 00 00 00 05 00 0c 00 0d 00 00 00 09 00 0e 00

• 红色代表访问修饰符（本类中是 public static）

• 蓝色代表引用了常量池 #14 项作为方法名称

• 绿色代表引用了常量池 #15 项作为方法参数描述

• 黄色代表方法属性数量，本方法是 2

• 红色代表方法属性（属性1）

  • 00 09 表示引用了常量池 #09 项，发现是【Code】属性

  • 00 00 00 37 表示此属性的长度是 55

  • 00 02 表示【操作数栈】最大深度

  • 00 01 表示【局部变量表】最大槽（slot）数

  • 00 00 00 05 表示字节码长度，本例是 9

  • b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 是字节码指令

  • 00 00 00 02 表示方法细节属性数量，本例是 2

  • 00 0a 表示引用了常量池 #10 项，发现是【LineNumberTable】属性

    • 00 00 00 0a 表示此属性的总长度，本例是 10
    • 00 02 表示【LineNumberTable】长度
    • 00 00 表示【字节码】行号 00 06 表示【java 源码】行号
    • 00 08 表示【字节码】行号 00 07 表示【java 源码】行号

  • 00 0b 表示引用了常量池 #11 项，发现是【LocalVariableTable】属性

    • 00 00 00 0c 表示此属性的总长度，本例是 12

    • 00 01 表示【LocalVariableTable】长度00 00 表示局部变量生命周期开始，相对于字节码的偏移量

    • 00 09 表示局部变量覆盖的范围长度

    • 00 10 表示局部变量名称，本例引用了常量池 #16 项，是【args】

    • 00 11 表示局部变量的类型，本例引用了常量池 #17 项，是【[Ljava/lang/String;】

    • 00 00 表示局部变量占有的槽位（slot）编号，本例是 0

0000760 01 00 00 00 05 00 0c 00 0d 00 00 00 09 00 0e 00
0001000 0f 00 02 00 09 00 00 00 37 00 02 00 01 00 00 00
0001020 09 b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 00 00 00 02 00 0a
0001040 00 00 00 0a 00 02 00 00 00 06 00 08 00 07 00 0b
0001060 00 00 00 0c 00 01 00 00 00 09 00 10 00 11 00 00

• 红色代表方法属性（属性2）
  • 00 12 表示引用了常量池 #18 项，发现是【MethodParameters】属性
  • 00 00 00 05 表示此属性的总长度，本例是 5
  • 01 参数数量
  • 00 10 表示引用了常量池 #16 项，是【args】
  • 00 00 访问修饰符

0001100 00 12 00 00 00 05 01 00 10 00 00 00 01 00 13 00
0001120 00 00 02 00 14

1.7 、附加属性

• 00 01 表示附加属性数量
• 00 13 表示引用了常量池 #19 项，即【SourceFile】
• 00 00 00 02 表示此属性的长度
• 00 14 表示引用了常量池 #20 项，即【HelloWorld.java】

0001100 00 12 00 00 00 05 01 00 10 00 00 00 01 00 13 00
0001120 00 00 02 00 14

参考文献
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html

2、字节码指令

2.1、javap工具

自己分析类文件结构太麻烦了，Oracle 提供了 javap 工具来反编译 class 文件

javap -v HelloWorld.class //-v打印详细信息

[root@localhost javascript]# javap -v TestClassLoader.class 
Classfile /root/fengyuanDir/javascript/TestClassLoader.classLast modified Jun 2, 2022; size 472 bytesMD5 checksum 11b3be535f6465a2a971c9d6fd448c5cCompiled from "TestClassLoader.java"
public class TestClassLoaderminor version: 0major version: 52flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:#1 = Methodref          #6.#17         // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Fieldref           #18.#19        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;#3 = String             #20            // hello world#4 = Methodref          #21.#22        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V#5 = Class              #23            // TestClassLoader#6 = Class              #24            // java/lang/Object#7 = Utf8               <init>#8 = Utf8               ()V#9 = Utf8               Code#10 = Utf8               LineNumberTable#11 = Utf8               main#12 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V#13 = Utf8               MethodParameters#14 = Utf8               args#15 = Utf8               SourceFile#16 = Utf8               TestClassLoader.java#17 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V#18 = Class              #25            // java/lang/System#19 = NameAndType        #26:#27        // out:Ljava/io/PrintStream;#20 = Utf8               hello world#21 = Class              #28            // java/io/PrintStream#22 = NameAndType        #29:#30        // println:(Ljava/lang/String;)V#23 = Utf8               TestClassLoader#24 = Utf8               java/lang/Object#25 = Utf8               java/lang/System#26 = Utf8               out#27 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;#28 = Utf8               java/io/PrintStream#29 = Utf8               println#30 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{public TestClassLoader();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 1: 0public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=1, args_size=10: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;3: ldc           #3                  // String hello world5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V8: returnLineNumberTable:line 3: 0line 4: 8MethodParameters:Name                           Flagsargs
}
SourceFile: "TestClassLoader.java"

2.2、图解方法执行流程

原始的java代码：

public class TestByteCode {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = Short.MAX_VALUE + 1; //一旦超出了short的容量就会存储在常量池中int c = a + b;System.out.println(c);}
}

编译后的字节码：

Classfile /E:/workspacesJ2SE_idea/JavaVirtualMachine/target/classes/com/hh/cla
ssLoader/TestByteCode.classLast modified 2022-6-2; size 636 bytesMD5 checksum d8dc32170dc1cafe0b1a118eac2d5693Compiled from "TestByteCode.java"
public class com.hh.classLoader.TestByteCodeminor version: 0major version: 52flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:#1 = Methodref          #7.#25         // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Class              #26            // java/lang/Short#3 = Integer            32768#4 = Fieldref           #27.#28        // java/lang/System.out:Ljava/io/Pri
ntStream;#5 = Methodref          #29.#30        // java/io/PrintStream.println:(I)V#6 = Class              #31            // com/fx/classLoader/TestByteCode#7 = Class              #32            // java/lang/Object#8 = Utf8               <init>#9 = Utf8               ()V#10 = Utf8               Code#11 = Utf8               LineNumberTable#12 = Utf8               LocalVariableTable#13 = Utf8               this#14 = Utf8               Lcom/hh/classLoader/TestByteCode;#15 = Utf8               main#16 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V#17 = Utf8               args#18 = Utf8               [Ljava/lang/String;#19 = Utf8               a#20 = Utf8               I#21 = Utf8               b#22 = Utf8               c#23 = Utf8               SourceFile#24 = Utf8               TestByteCode.java#25 = NameAndType        #8:#9          // "<init>":()V#26 = Utf8               java/lang/Short#27 = Class              #33            // java/lang/System#28 = NameAndType        #34:#35        // out:Ljava/io/PrintStream;#29 = Class              #36            // java/io/PrintStream#30 = NameAndType        #37:#38        // println:(I)V#31 = Utf8               com/hh/classLoader/TestByteCode#32 = Utf8               java/lang/Object#33 = Utf8               java/lang/System#34 = Utf8               out#35 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;#36 = Utf8               java/io/PrintStream#37 = Utf8               println#38 = Utf8               (I)V
{public com.fx.classLoader.TestByteCode();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<ini
t>":()V4: returnLineNumberTable:line 8: 0LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0       5     0  this   Lcom/fx/classLoader/TestByteCode;public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=4, args_size=10: bipush        102: istore_13: ldc           #3                  // int 327685: istore_26: iload_17: iload_28: iadd9: istore_310: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Lj
ava/io/PrintStream;13: iload_314: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.pr
intln:(I)V17: returnLineNumberTable:line 10: 0line 11: 3line 12: 6line 13: 10line 14: 17LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      18     0  args   [Ljava/lang/String;3      15     1     a   I6      12     2     b   I10       8     3     c   I
}
SourceFile: "TestByteCode.java"

2.2.1 常量池载入运行时常量池

2.2.2 方法字节码载入方法区

2.2.3 main线程开始运行，分配栈帧内存

（stack=2，locals=4）

2.2.4 执行引擎开始执行字节码

bipush 10

• 将一个 byte 压入操作数栈（其长度会补齐 4 个字节），类似的指令还有
• sipush 将一个 short 压入操作数栈（其长度会补齐 4 个字节）
• ldc 将一个 int 压入操作数栈
• ldc2_w 将一个 long 压入操作数栈（分两次压入，因为 long 是 8 个字节）
• 这里小的数字都是和字节码指令存在一起，超过 short 范围的数字存入了常量池
  

istore_1

• 将操作数栈顶数据弹出，存入局部变量表的 slot 1

ldc #3

• 从常量池加载 #3 数据到操作数栈
• 注意 Short.MAX_VALUE 是 32767，所以 32768 = Short.MAX_VALUE + 1 实际是在编译期间计算好的

istore_2

iload_1

iload_2

iadd

istore_3

getstatic #4

iload_3

invokevirtual #5

• 找到常量池 #5 项
• 定位到方法区 java/io/PrintStream.println:(I)V 方法
• 生成新的栈帧（分配 locals、stack等）
• 传递参数，执行新栈帧中的字节码

• 执行完毕，弹出栈帧
• 清除 main 操作数栈内容

return

• 完成 main 方法调用，弹出 main 栈帧
• 程序结束

2.3、 分析a++

我们分析下面的代码：

public class TestByteCode {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = a++ + ++a + a--;System.out.println(a);System.out.println(b);}
}

我们可以很快得出答案是 11 34，现在我们从字节码的角度分析一下

对应字节码为：

Classfile /E:/workspacesJ2SE_idea/JavaVirtualMachine/target/classes/com/hh/cla
ssLoader/TestByteCode.classLast modified 2022-6-2; size 611 bytesMD5 checksum 7c46f961f2a081fae72c22c2a6f62b41Compiled from "TestByteCode.java"
public class com.hh.classLoader.TestByteCodeminor version: 0major version: 52flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:#1 = Methodref          #5.#22         // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Fieldref           #23.#24        // java/lang/System.out:Ljava/io/Pri
ntStream;#3 = Methodref          #25.#26        // java/io/PrintStream.println:(I)V#4 = Class              #27            // com/fx/classLoader/TestByteCode#5 = Class              #28            // java/lang/Object#6 = Utf8               <init>#7 = Utf8               ()V#8 = Utf8               Code#9 = Utf8               LineNumberTable#10 = Utf8               LocalVariableTable#11 = Utf8               this#12 = Utf8               Lcom/hh/classLoader/TestByteCode;#13 = Utf8               main#14 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V#15 = Utf8               args#16 = Utf8               [Ljava/lang/String;#17 = Utf8               a#18 = Utf8               I#19 = Utf8               b#20 = Utf8               SourceFile#21 = Utf8               TestByteCode.java#22 = NameAndType        #6:#7          // "<init>":()V#23 = Class              #29            // java/lang/System#24 = NameAndType        #30:#31        // out:Ljava/io/PrintStream;#25 = Class              #32            // java/io/PrintStream#26 = NameAndType        #33:#34        // println:(I)V#27 = Utf8               com/hh/classLoader/TestByteCode#28 = Utf8               java/lang/Object#29 = Utf8               java/lang/System#30 = Utf8               out#31 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;#32 = Utf8               java/io/PrintStream#33 = Utf8               println#34 = Utf8               (I)V
{public com.hh.classLoader.TestByteCode();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<ini
t>":()V4: returnLineNumberTable:line 8: 0LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0       5     0  this   Lcom/hh/classLoader/TestByteCode;public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=3, args_size=10: bipush        102: istore_13: iload_14: iinc          1, 17: iinc          1, 110: iload_111: iadd12: iload_113: iinc          1, -116: iadd17: istore_218: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Lj
ava/io/PrintStream;21: iload_122: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.pr
intln:(I)V25: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Lj
ava/io/PrintStream;28: iload_229: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.pr
intln:(I)V32: returnLineNumberTable:line 10: 0line 11: 3line 12: 18line 13: 25line 14: 32LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      33     0  args   [Ljava/lang/String;3      30     1     a   I18      15     2     b   I
}
SourceFile: "TestByteCode.java"

分析：

• 注意 iinc 指令是直接在局部变量 slot 上进行运算
• a++ 和 ++a 的区别是先执行 iload 还是 先执行 iinc

2.4、条件判断指令

几点说明：

• byte，short，char 都会按 int 比较，因为操作数栈都是 4 字节
• goto 用来进行跳转到指定行号的字节码

源码：

public class Demo3_3 {public static void main(String[] args) {int a = 0;if(a == 0) {a = 10;} else {a = 20;}}
}

字节码：

0: iconst_0
1: istore_1
2: iload_1
3: ifne 		12
6: bipush 		10
8: istore_1
9: goto 		15
12: bipush 		20
14: istore_1
15: return

以上比较指令中没有 long，float，double 的比较，那么它们要比较怎 么办？

参考 https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html#jvms-6.5.lcmp

2.5、循环控制指令

其实循环控制还是前面介绍的那些指令，例如 while 循环：

public class Demo3_4 {public static void main(String[] args) {int a = 0;while (a < 10) {a++;}}
}

字节码：

0: iconst_0
1: istore_1
2: iload_1
3: bipush 		10
5: if_icmpge 	14
8: iinc 1, 		1
11: goto 		2
14: return

再比如 do while 循环：

public class Demo3_5 {public static void main(String[] args) {int a = 0;do {a++;} while (a < 10);}
}

字节码：

0: iconst_01: istore_12: iinc 1, 	15: iload_16: bipush 		108: if_icmplt 	2
11: return

最后再看看 for 循环：

public class Demo3_6 {public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10; i++) {}}
}

字节码：

iconst_0
1: istore_1
2: iload_1
3: bipush 		10
5: if_icmpge 	14
8: iinc 1, 		1
11: goto 		2
14: return

比较 while 和 for 的字节码，你发现它们是一模一样的，殊途也能同归😙

2.6、练习 - 判断结果

请从字节码角度分析，下列代码运行的结果：

public class Demo3_6_1 {public static void main(String[] args) {int i = 0;int x = 0;while (i < 10) {x = x++;i++;}System.out.println(x); // 结果是 0}
}

2.7、构造方法

<cinit>()V (整个类的构造方法)

public class Demo3_8_1 {static int i = 10;static {i = 20;}static {i = 30;}
}

编译器会按从上至下的顺序，收集所有 static 静态代码块和静态成员赋值的代码，合并为一个特殊的方法<cinit>()V

0: bipush 10
2: putstatic #2 // Field i:I
5: bipush 20
7: putstatic #2 // Field i:I
10: bipush 30
12: putstatic #2 // Field i:I
15: return

<cinit>()V 方法会在类加载的初始化阶段被调用！

<init>()V

先来看一到面试题：

public class Demo3_8_2 {private String a = "s1";{b = 20;}private int b = 10;{a = "s2";}public Demo3_8_2(String a, int b) {this.a = a;this.b = b;}public static void main(String[] args) {Demo3_8_2 d = new Demo3_8_2("s3", 30);System.out.println(d.a);System.out.println(d.b);}
}

编译器会按从上至下的顺序，收集所有 {} 代码块和成员变量赋值的代码，形成新的构造方法，但原始构造方法内的代码总是在最后！

Classfile /E:/workspacesJ2SE_idea/JavaVirtualMachine/target/classes/com/hh/classLoader/Demo3_8_2.classLast modified 2022-6-2; size 824 bytesMD5 checksum 07221e940ad9f0edb6f8c24e33c12a6cCompiled from "Demo3_8_2.java"
public class com.hh.classLoader.Demo3_8_2minor version: 0major version: 52flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:#1 = Methodref          #12.#31        // java/lang/Object."<init>":()V#2 = String             #32            // s1#3 = Fieldref           #6.#33         // com/hh/classLoader/Demo3_8_2.a:Ljava/lang/String;#4 = Fieldref           #6.#34         // com/hh/classLoader/Demo3_8_2.b:I#5 = String             #35            // s2#6 = Class              #36            // com/hh/classLoader/Demo3_8_2#7 = String             #37            // s3#8 = Methodref          #6.#38         // com/hh/classLoader/Demo3_8_2."<init>":(Ljava/lang/String;I)V#9 = Fieldref           #39.#40        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;#10 = Methodref          #41.#42        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V#11 = Methodref          #41.#43        // java/io/PrintStream.println:(I)V#12 = Class              #44            // java/lang/Object#13 = Utf8               a#14 = Utf8               Ljava/lang/String;#15 = Utf8               b#16 = Utf8               I#17 = Utf8               <init>#18 = Utf8               (Ljava/lang/String;I)V#19 = Utf8               Code#20 = Utf8               LineNumberTable#21 = Utf8               LocalVariableTable#22 = Utf8               this#23 = Utf8               Lcom/hh/classLoader/Demo3_8_2;#24 = Utf8               main#25 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V#26 = Utf8               args#27 = Utf8               [Ljava/lang/String;#28 = Utf8               d#29 = Utf8               SourceFile#30 = Utf8               Demo3_8_2.java#31 = NameAndType        #17:#45        // "<init>":()V#32 = Utf8               s1#33 = NameAndType        #13:#14        // a:Ljava/lang/String;#34 = NameAndType        #15:#16        // b:I#35 = Utf8               s2#36 = Utf8               com/hh/classLoader/Demo3_8_2#37 = Utf8               s3#38 = NameAndType        #17:#18        // "<init>":(Ljava/lang/String;I)V#39 = Class              #46            // java/lang/System#40 = NameAndType        #47:#48        // out:Ljava/io/PrintStream;#41 = Class              #49            // java/io/PrintStream#42 = NameAndType        #50:#51        // println:(Ljava/lang/String;)V#43 = NameAndType        #50:#52        // println:(I)V#44 = Utf8               java/lang/Object#45 = Utf8               ()V#46 = Utf8               java/lang/System#47 = Utf8               out#48 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;#49 = Utf8               java/io/PrintStream#50 = Utf8               println#51 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V#52 = Utf8               (I)V
{public com.hh.classLoader.Demo3_8_2(java.lang.String, int);descriptor: (Ljava/lang/String;I)Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=2, locals=3, args_size=30: aload_0     1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: aload_05: ldc           #2                  // <- "s1"7: putfield      #3                  // -> this.a a:Ljava/lang/String;10: aload_011: bipush        20   				  // <- 2013: putfield      #4                  // -> this.b16: aload_017: bipush        10			      // <- 1019: putfield      #4                  // -> this.b22: aload_023: ldc           #5                  // String s225: putfield      #3                  // -> this.b a:Ljava/lang/String;28: aload_0							  // --------------------29: aload_1							  // <- slot 1(a) "s3"  30: putfield      #3                  // -> this.a   a:Ljava/lang/String;                                                33: aload_034: iload_2							  // <- slot 2(b) 3035: putfield      #4                  // -> this.b -----------38: returnLineNumberTable:line 21: 0line 9: 4line 12: 10line 15: 16line 18: 22line 22: 28line 23: 33line 24: 38LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      39     0  this   Lcom/hh/classLoader/Demo3_8_2;0      39     1     a   Ljava/lang/String;0      39     2     b   Ipublic static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=4, locals=2, args_size=10: new           #6                  // class com/hh/classLoader/Demo3_8_23: dup4: ldc           #7                  // String s36: bipush        308: invokespecial #8                  // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V11: astore_112: getstatic     #9                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;15: aload_116: getfield      #3                  // Field a:Ljava/lang/String;19: invokevirtual #10                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V22: getstatic     #9                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;25: aload_126: getfield      #4                  // Field b:I29: invokevirtual #11                 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V32: returnLineNumberTable:line 26: 0line 27: 12line 28: 22line 29: 32LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      33     0  args   [Ljava/lang/String;12      21     1     d   Lcom/hh/classLoader/Demo3_8_2;
}
SourceFile: "Demo3_8_2.java"

2.8、方法调用

看一下几种不同的方法调用对应的字节码指令

public class Demo3_9 {public Demo3_9() { }private void test1() { }private final void test2() { }public void test3() { }public static void test4() { }public static void main(String[] args) {Demo3_9 d = new Demo3_9();d.test1();d.test2();d.test3();d.test4();Demo3_9.test4();}
}

字节码：

0: new #2 // class cn/itcast/jvm/t3/bytecode/Demo3_9
3: dup
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: invokespecial #4 // Method test1:()V
12: aload_1
13: invokespecial #5 // Method test2:()V
16: aload_1
17: invokevirtual #6 // Method test3:()V
20: aload_1
21: pop
22: invokestatic #7 // Method test4:()V
25: invokestatic #7 // Method test4:()V
28: return

• new 是创建【对象】，给对象分配堆内存，执行成功会将【对象引用】压入操作数栈
• dup 是赋值操作数栈栈顶的内容，本例即为【对象引用】，为什么需要两份引用呢，一个是要配
  合 invokespecial 调用该对象的构造方法 “<init>”😦)V （会消耗掉栈顶一个引用），另一个要
  配合 astore_1 赋值给局部变量
• 最终方法（final），私有方法（private），构造方法都是由 invokespecial 指令来调用，属于静
  态绑定
• 普通成员方法是由 invokevirtual 调用，属于动态绑定，即支持多态
• 成员方法与静态方法调用的另一个区别是，执行方法前是否需要【对象引用】
• 比较有意思的是 d.test4(); 是通过【对象引用】调用一个静态方法，可以看到在调用
  invokestatic 之前执行了 pop 指令，把【对象引用】从操作数栈弹掉了😂
• 还有一个执行 invokespecial 的情况是通过 super 调用父类方法

2.9、多态的原理

演示代码：

*** 演示多态原理，注意加上下面的 JVM 参数，禁用指针压缩* -XX:-UseCompressedOops -XX:-UseCompressedClassPointers*/
public class Demo3_10 {public static void test(Animal animal) {animal.eat();System.out.println(animal.toString());}public static void main(String[] args) throws IOException {test(new Cat());test(new Dog());System.in.read();}
}
abstract class Animal {public abstract void eat();@Overridepublic String toString() {return "我是" + this.getClass().getSimpleName();}
}
class Dog extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("啃骨头");}
}
class Cat extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("吃鱼");}
}

运行HSDB工具

执行

java -cp ./lib/sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB

进入图形化界面attach并输入进程 id（可以通过jps指令获取）

然后我就可以查找我们想要的对象了

这里的命令类似有sql，例如我想查找Dog，这里我需要带上包名，并且可以给类起别称

这样就可以查询出对象在内存中的地址，因为我们Dog对象只有一个，所以这个地址一定是我们想要的那个地址，我们点进去就可以看到这个对象的信息

接着我们在window中打开一个命令行窗口，输入这个对象的地址我们就可以看到这个对象指针的地址，是下面的那个

2.10、异常处理

public class Demo3_11_1 {public static void main(String[] args) {int i = 0;try {i = 10;} catch (Exception e) {i = 20;}}
}

字节码：

public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=1, locals=3, args_size=10: iconst_01: istore_12: bipush 104: istore_15: goto 128: astore_29: bipush 2011: istore_112: returnException table:from 	to 	target type2 	5 	8 		Class java/lang/ExceptionLineNumberTable: ...LocalVariableTable:Start 	Length 	Slot	 Name 	Signature9 	3	 	2 			e 		Ljava/lang/Exception;0 	13 		0 			args 	[Ljava/lang/String;2 	11 		1 			i 		IStackMapTable: ...MethodParameters: ...
}

• 可以看到多出来一个 Exception table 的结构，[from, to) 是前闭后开的检测范围，一旦这个范围 内的字节码执行出现异常，则通过 type 匹配异常类型，如果一致，进入 target 所指示行号
• 8 行的字节码指令 astore_2 是将异常对象引用存入局部变量表的 slot 2 位置

2.11、finally原理

• finally的原理是将finally{}块中的代码分别放在try{…}的最后和catch{…}的最后

• 如果try出了问题,直接进入catch中,然后catch后面复制的finally就会被执行

• 如果没有出问题,try{}后面的代码就会被执行

• 可以看到 finally 中的代码被复制了 3 份，分别放入 try 流程，catch 流程以及 catch 剩余的异常类型流 程

2.12、finally面试题

public class Demo3_11_4 {public static void main(String[] args) {int i = 0;try {i = 10;} catch (Exception e) {i = 20;} finally {i = 30;}}
}

字节码：

public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=1, locals=4, args_size=10: iconst_01: istore_12: bipush        104: istore_15: bipush        307: istore_18: goto          2711: astore_212: bipush        2014: istore_115: bipush        3017: istore_118: goto          2721: astore_322: bipush        3024: istore_125: aload_326: athrow27: returnException table:from    to  target type2     5    11   Class java/lang/Exception2     5    21   any11    15    21   anyLineNumberTable:line 10: 0line 12: 2line 16: 5line 17: 8line 13: 11line 14: 12line 16: 15line 17: 18line 16: 21line 17: 25line 18: 27LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature12       3     2     e   Ljava/lang/Exception;0      28     0  args   [Ljava/lang/String;2      26     1     i   IStackMapTable: number_of_entries = 3frame_type = 255 /* full_frame */offset_delta = 11locals = [ class "[Ljava/lang/String;", int ]stack = [ class java/lang/Exception ]frame_type = 73 /* same_locals_1_stack_item */stack = [ class java/lang/Throwable ]frame_type = 5 /* same */
}

finally中出现了return

public class Demo3_12_2 {public static void main(String[] args) {int result = test();System.out.println(result);}public static int test() {try {return 10;} finally {return 20;}}
}

字节码：

 public static int test();descriptor: ()Iflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=1, locals=2, args_size=00: bipush        10  // <- 10 放入栈顶2: istore_0		  // 10 -> slot 0 (从栈顶移除)3: bipush        20  // <- 20 放入栈顶5: ireturn			  // 返回栈顶 int(20)6: astore_1	 	  // catch any -> slot 17: bipush        20  // <- 20 放入栈顶9: ireturn			  // 返回栈顶 int(20)Exception table:from    to  target type0     3     6   anyLineNumberTable:line 15: 0line 17: 3StackMapTable: number_of_entries = 1frame_type = 70 /* same_locals_1_stack_item */stack = [ class java/lang/Throwable ]
}

• 由于 finally 中的 ireturn 被插入了所有可能的流程，因此返回结果肯定以 finally 的为准
• 至于字节码中第 2 行，似乎没啥用，且留个伏笔，看下个例子
• 跟上例中的 finally 相比，发现没有 athrow 了，这告诉我们：如果在 finally 中出现了 return，会 吞掉异常😱😱😱，可以试一下下面的代码

finally吞掉异常

public class Demo3_12_1 {public static void main(String[] args) {int result = test();System.out.println(result);}public static int test() {try {int i = 1/0;return 10;} finally {return 20;}}
}

结果是输出20，异常被吞掉了，我们看下字节码

public static int test();descriptor: ()Iflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=3, args_size=00: iconst_11: iconst_02: idiv3: istore_04: bipush        106: istore_17: bipush        209: ireturn10: astore_211: bipush        2013: ireturnException table:from    to  target type0     7    10   anyLineNumberTable:line 15: 0line 16: 4line 18: 7LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature4       6     0     i   IStackMapTable: number_of_entries = 1frame_type = 74 /* same_locals_1_stack_item */stack = [ class java/lang/Throwable ]
}

finally对返回值的影响

public class Demo3_12_2 {public static void main(String[] args) {int result = test();System.out.println(result);}public static int test() {int i = 10;try {return i;} finally {i = 20;}}
}

字节码：

public static int test();descriptor: ()Iflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=1, locals=3, args_size=00: bipush        10	// <- 放入栈顶2: istore_0			// 10 -> i3: iload_0				// <- i(10)4: istore_1			// 10 -> slot 1,暂存至 slot 1，目的是为了固定返回值5: bipush        20	// <- 20 放入栈顶7: istore_0			// 20 -> i8: iload_1				// <- slot 1(10) 载入 slot 1 暂存的值9: ireturn				// 返回栈顶的 int(10)10: astore_211: bipush        2013: istore_014: aload_215: athrowException table:from    to  target type3     5    10   anyLineNumberTable:line 14: 0line 16: 3line 18: 5line 16: 8line 18: 10line 19: 14LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature3      13     0     i   IStackMapTable: number_of_entries = 1frame_type = 255 /* full_frame */offset_delta = 10locals = [ int ]stack = [ class java/lang/Throwable ]
}

2.13、 synchronized底层原理

public class TestSynchronized {public static void main(String[] args) {Object lock = new Object();synchronized (lock){System.out.println("ok");}}
}

字节码：

public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=4, args_size=10: new           #2                  // class java/lang/Object3: dup				//将对象的应用地址复制了一份放入操作数栈4: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<ini
t>":()V7: astore_1		// lock引用 -> lock8: aload_1			// <- lock （synchronized开始）9: dup				// 复制lock的引用10: astore_2		// lock引用 -> slot 211: monitorenter    // monitorenter(lock引用)12: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Lj
ava/io/PrintStream;15: ldc           #4                  // String ok17: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.pr
intln:(Ljava/lang/String;)V20: aload_221: monitorexit		// monitorexit(lock引用)22: goto          3025: astore_3		// any -> slot 326: aload_2			// <- slot 2(lock引用)27: monitorexit		// monitorexit(lock引用)28: aload_329: athrow30: returnException table:from    to  target type12    22    25   any25    28    25   anyLineNumberTable:line 10: 0line 11: 8line 12: 12line 13: 20line 14: 30LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      31     0  args   [Ljava/lang/String;8      23     1  lock   Ljava/lang/Object;StackMapTable: number_of_entries = 2frame_type = 255 /* full_frame */offset_delta = 25locals = [ class "[Ljava/lang/String;", class java/lang/Object, clas
s java/lang/Object ]stack = [ class java/lang/Throwable ]frame_type = 250 /* chop */offset_delta = 4
}

注意：

方法级别的 synchronized 不会在字节码指令中有所体现

3、编译器处理-语法糖

所谓的 语法糖 ，其实就是指 java 编译器把 *.java 源码编译为 *.class 字节码的过程中，自动生成 和转换的一些代码，主要是为了减轻程序员的负担，算是 java 编译器给我们的一个额外福利（给糖吃嘛）

注意，以下代码的分析，借助了 javap 工具，idea 的反编译功能，idea 插件 jclasslib 等工具。另外， 编译器转换的结果直接就是 class 字节码，只是为了便于阅读，给出了 几乎等价 的 java 源码方式，并 不是编译器还会转换出中间的 java 源码，切记。

3.1、 默认构造器

public class Candy1 {
}

编译成字节码后的伪代码：

public class Candy1 {// 这个无参构造是编译器帮助我们加上的public Candy1() {super(); // 即调用父类 Object 的无参构造方法，即调用 java/lang/Object."<init>":()V}
}

3.2、 自动拆装箱

这个特性是 JDK 5 开始加入的， 代码片段1 ：

public class Candy2 {public static void main(String[] args) {Integer x = 1;int y = x;}
}

这段代码在 JDK 5 之前是无法编译通过的，必须改写为 代码片段2 :

public class Candy2 {public static void main(String[] args) {Integer x = Integer.valueOf(1);int y = x.intValue();}
}

显然之前版本的代码太麻烦了，需要在基本类型和包装类型之间来回转换（尤其是集合类中操作的都是 包装类型），因此这些转换的事情在 JDK 5 以后都由编译器在编译阶段完成。即 代码片段1 都会在编 译阶段被转换为 代码片段2

3.3、 泛型集合取值

泛型也是在 JDK 5 开始加入的特性，但 java 在编译泛型代码后会执行 泛型擦除 的动作，即泛型信息 在编译为字节码之后就丢失了，实际的类型都当做了 Object 类型来处理：

public class Candy3 {public static void main(String[] args) {List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(10); // 实际调用的是 List.add(Object e)Integer x = list.get(0); // 实际调用的是 Object obj = List.get(int index);}
}

所以在取值时，编译器真正生成的字节码中，还要额外做一个类型转换的操作：

// 需要将 Object 转为 Integer
Integer x = (Integer)list.get(0);

如果前面的 x 变量类型修改为 int 基本类型那么最终生成的字节码是：

// 需要将 Object 转为 Integer, 并执行拆箱操作
int x = ((Integer)list.get(0)).intValue();

还好这些麻烦事都不用自己做。

擦除的是字节码上的泛型信息，可以看到 LocalVariableTypeTable 仍然保留了方法参数泛型的信息

 public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=2, locals=3, args_size=10: new           #2                  // class java/util/ArrayList3: dup4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V7: astore_18: aload_19: bipush        1011: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;14: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z19: pop20: aload_121: iconst_022: invokeinterface #6,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;27: checkcast     #7                  // class java/lang/Integer30: astore_231: returnLineNumberTable:line 13: 0line 14: 8line 15: 20line 16: 31LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      32     0  args   [Ljava/lang/String;8      24     1  list   Ljava/util/List;31       1     2     x   Ljava/lang/Integer;LocalVariableTypeTable:Start  Length  Slot  Name   Signature8      24     1  list   Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;
}

使用反射，仍然能够获得这些信息：

public Set<Integer> test(List<String> list, Map<Integer, Object> map) {
}

Method test = Candy3.class.getMethod("test", List.class, Map.class);
Type[] types = test.getGenericParameterTypes();
for (Type type : types) {if (type instanceof ParameterizedType) {ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;System.out.println("原始类型 - " + parameterizedType.getRawType());Type[] arguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();for (int i = 0; i < arguments.length; i++) {System.out.printf("泛型参数[%d] - %s\\n", i, arguments[i]);}}
}

输出：

原始类型 - interface java.util.List
泛型参数[0] - class java.lang.String
原始类型 - interface java.util.Map
泛型参数[0] - class java.lang.Integer
泛型参数[1] - class java.lang.Object

3.4、 可变参数

可变参数也是 JDK 5 开始加入的新特性：

例如：

public class Candy4 {public static void foo(String... args) {String[] array = args; // 直接赋值System.out.println(array);}public static void main(String[] args) {foo("hello", "world");}
}

可变参数 String... args 其实是一个 String[] args ，从代码中的赋值语句中就可以看出来。 同样 java 编译器会在编译期间将 上述代码变换为：

public class Candy4 {public static void foo(String[] args) {String[] array = args; // 直接赋值System.out.println(array);}public static void main(String[] args) {foo(new String[]{"hello", "world"});}
}

注意 如果调用了 foo() 则等价代码为 foo(new String[]{}) ，创建了一个空的数组，而不会传递 null 进去

3.5、 foreach 循环

仍是 JDK 5 开始引入的语法糖，数组的循环：

public class Candy5_1 {public static void main(String[] args) {int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; // 数组赋初值的简化写法也是语法糖哦for (int e : array) {System.out.println(e);}}
}

会被编译器转换为：

public class Candy5_1 {public Candy5_1() {}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};for(int i = 0; i < array.length; ++i) {int e = array[i];System.out.println(e);}}
}

而集合的循环：

public class Candy5_2 {public static void main(String[] args) {List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}}
}

实际被编译器转换为对迭代器的调用：

public class Candy5_2 {public Candy5_2() {}public static void main(String[] args) {List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);Iterator iter = list.iterator();while(iter.hasNext()) {Integer e = (Integer)iter.next();System.out.println(e);}}
}

注意

foreach 循环写法，能够配合数组，以及所有实现了 Iterable 接口的集合类一起使用，其中 Iterable 用来获取集合的迭代器（ Iterator ）

3.6、 switch 字符串

从 JDK 7 开始，switch 可以作用于字符串和枚举类，这个功能其实也是语法糖，例如：

public class Candy6_1 {public static void choose(String str) {switch (str) {case "hello": {System.out.println("h");break;}case "world": {System.out.println("w");break;}}}
}

注意

switch 配合 String 和枚举使用时，变量不能为null，原因分析完语法糖转换后的代码应当自然清 楚

会被编译器转换为：

public class Candy6_1 {public Candy6_1() {}public static void choose(String str) {byte x = -1;switch(str.hashCode()) {case 99162322: // hello 的 hashCodeif (str.equals("hello")) {x = 0;}break;case 113318802: // world 的 hashCodeif (str.equals("world")) {x = 1;}}switch(x) {case 0:System.out.println("h");break;case 1:System.out.println("w");}}
}

可以看到，执行了两遍 switch，第一遍是根据字符串的 hashCode 和 equals 将字符串的转换为相应 byte 类型，第二遍才是利用 byte 执行进行比较。

为什么第一遍时必须既比较 hashCode，又利用 equals 比较呢？hashCode 是为了提高效率，减少可 能的比较；而 equals 是为了防止 hashCode 冲突，例如 BM 和 C. 这两个字符串的hashCode值都是 2123 ，如果有如下代码：

public class Candy6_2 {public static void choose(String str) {switch (str) {case "BM": {System.out.println("h");break;}case "C.": {System.out.println("w");break;}}}
}

会被编译器转换为：

public class Candy6_2 {public Candy6_2() {}public static void choose(String str) {byte x = -1;switch(str.hashCode()) {case 2123: // hashCode 值可能相同，需要进一步用 equals 比较if (str.equals("C.")) {x = 1;} else if (str.equals("BM")) {x = 0;}default:switch(x) {case 0:System.out.println("h");break;case 1:System.out.println("w");}}}
}

3.7、 switch 枚举

switch 枚举的例子，原始代码：

enum Sex {MALE, FEMALE
}

public class Candy7 {public static void foo(Sex sex) {switch (sex) {case MALE:System.out.println("男"); break;case FEMALE:System.out.println("女"); break;}}
}

转换后代码：

枚举类其实底层会生成一个静态内部类，我们称之为合成类

public class Candy7 {/*** 定义一个合成类（仅 jvm 使用，对我们不可见）* 用来映射枚举的 ordinal 与数组元素的关系* 枚举的 ordinal 表示枚举对象的序号，从 0 开始* 即 MALE 的 ordinal()=0，FEMALE 的 ordinal()=1*/static class $MAP {// 数组大小即为枚举元素个数，里面存储case用来对比的数字static int[] map = new int[2];static {map[Sex.MALE.ordinal()] = 1;map[Sex.FEMALE.ordinal()] = 2;}}public static void foo(Sex sex) {int x = $MAP.map[sex.ordinal()];// sex.ordinal()枚举的编号switch (x) {case 1:System.out.println("男");break;case 2:System.out.println("女");break;}}
}

3.8、 枚举类

JDK 7 新增了枚举类，以前面的性别枚举为例：

enum Sex {MALE, FEMALE
}

转换后代码：

public final class Sex extends Enum<Sex> {public static final Sex MALE;public static final Sex FEMALE;private static final Sex[] $VALUES;static {MALE = new Sex("MALE", 0);FEMALE = new Sex("FEMALE", 1);$VALUES = new Sex[]{MALE, FEMALE};}/*** Sole constructor. Programmers cannot invoke this constructor.* It is for use by code emitted by the compiler in response to* enum type declarations.** @param name - The name of this enum constant, which is the identifier* used to declare it.* @param ordinal - The ordinal of this enumeration constant (its position* in the enum declaration, where the initial constant is assigned*/private Sex(String name, int ordinal) {super(name, ordinal);}public static Sex[] values() {return $VALUES.clone();}public static Sex valueOf(String name) {return Enum.valueOf(Sex.class, name);}
}

3.9、 try-with-resources

JDK 7 开始新增了对需要关闭的资源处理的特殊语法 try-with-resources：

try(资源变量 = 创建资源对象){} catch( ) {}

其中资源对象需要实现 AutoCloseable 接口，例如 InputStream 、 OutputStream 、 Connection 、 Statement 、 ResultSet 等接口都实现了 AutoCloseable ，使用 try-with[]resources 可以不用写 finally 语句块，编译器会帮助生成关闭资源代码，例如

public class Candy9 {public static void main(String[] args) {try(InputStream is = new FileInputStream("d:\\\\1.txt")) {System.out.println(is);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

会被jvm转换为：

public class Candy9 {public Candy9() {}public static void main(String[] args) {try {InputStream is = new FileInputStream("d:\\\\1.txt");Throwable t = null;try {System.out.println(is);} catch (Throwable e1) {// t 是我们代码出现的异常t = e1;throw e1;} finally {// 判断了资源不为空if (is != null) {// 如果我们代码有异常if (t != null) {try {is.close();} catch (Throwable e2) {// 如果 close 出现异常，作为被压制异常添加t.addSuppressed(e2);}} else {// 如果我们代码没有异常，close 出现的异常就是最后 catch 块中的 eis.close();}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

为什么要设计一个 addSuppressed(Throwable e)（添加被压制异常）的方法呢？是为了防止异常信 息的丢失（想想 try-with-resources 生成的 fianlly 中如果抛出了异常）：

public class Test6 {public static void main(String[] args) {try (MyResource resource = new MyResource()) {int i = 1/0;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}
class MyResource implements AutoCloseable {public void close() throws Exception {throw new Exception("close 异常");}
}

输出：

java.lang.ArithmeticException: / by zeroat test.Test6.main(Test6.java:7)Suppressed: java.lang.Exception: close 异常at test.MyResource.close(Test6.java:18)at test.Test6.main(Test6.java:6)

如以上代码所示，两个异常信息都不会丢。

3.10、 方法重写时的桥接方法

我们都知道，方法重写时对返回值分两种情况

• 父子类的返回值完全一致
• 子类返回值可以是父类返回值的子类（比较绕口，见下面的例子）

3.11、 匿名内部类

源代码：

public class Candy11 {public static void main(String[] args) {Runnable runnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("ok");}};}
}

转换后代码：

final class Candy11$1 implements Runnable {Candy11$1() {}public void run() {System.out.println("ok");}
}

public class Candy11 {public static void main(String[] args) {Runnable runnable = new Candy11$1();}
}

引用局部变量的匿名内部类，源代码：

public class Candy11 {public static void test(final int x) {Runnable runnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("ok:" + x);}};}
}

转换后代码：

// 额外生成的类
final class Candy11$1 implements Runnable {int val$x;Candy11$1(int x) {this.val$x = x;}public void run() {System.out.println("ok:" + this.val$x);}
}

public class Candy11 {public static void test(final int x) { //java8中可以不用写final 语法糖Runnable runnable = new Candy11$1(x);}
}

这同时解释了为什么匿名内部类引用局部变量时，局部变量必须是 final 的：因为在创建
Candy11$1 对象时，将 x 的值赋值给了 Candy11$1对象的val$x 属性，所以 x 不应该再发生变
化了，如果变化，那么 val$x 属性没有机会再跟着一起变化