文章目录

1. 方法的执行流程
2. 条件判断
- 2.1 源码分析
3. 循环控制指令
- 3.1 源码分析

1. 方法的执行流程

原始Java代码

public class Demo3_1 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        int a = 10;
        int b = Short.MAX_VALUE + 1;
        int c = a + b;
        System.out.println(c);
    }
}

编译后的字节码文件

[root@localhost ~]# javap -v Demo3_1.class
Classfile /root/Demo3_1.class
Last modified Jul 7, 2019; size 665 bytes
MD5 checksum a2c29a22421e218d4924d31e6990cfc5
Compiled from "Demo3_1.java"
public class cn.itcast.jvm.t3.bytecode.Demo3_1
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #7.#26 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Class #27 // java/lang/Short
#3 = Integer 32768
#4 = Fieldref #28.#29 //
java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#5 = Methodref #30.#31 // java/io/PrintStream.println:(I)V
#6 = Class #32 // cn/itcast/jvm/t3/bytecode/Demo3_1
#7 = Class #33 // java/lang/Object
#8 = Utf8 <init>
#9 = Utf8 ()V
#10 = Utf8 Code
#11 = Utf8 LineNumberTable
#12 = Utf8 LocalVariableTable
#13 = Utf8 this
#14 = Utf8 Lcn/itcast/jvm/t3/bytecode/Demo3_1;
#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 MethodParameters
#24 = Utf8 SourceFile
#25 = Utf8 Demo3_1.java
#26 = NameAndType #8:#9 // "<init>":()V
#27 = Utf8 java/lang/Short
#28 = Class #34 // java/lang/System
#29 = NameAndType #35:#36 // out:Ljava/io/PrintStream;
#30 = Class #37 // java/io/PrintStream
#31 = NameAndType #38:#39 // println:(I)V
#32 = Utf8 cn/itcast/jvm/t3/bytecode/Demo3_1
#33 = Utf8 java/lang/Object
#34 = Utf8 java/lang/System
#35 = Utf8 out
#36 = Utf8 Ljava/io/PrintStream;
#37 = Utf8 java/io/PrintStream
#38 = Utf8 println
#39 = Utf8 (I)V
{
public cn.itcast.jvm.t3.bytecode.Demo3_1();
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 6: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcn/itcast/jvm/t3/bytecode/Demo3_1;
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: bipush 10
2: istore_1
3: ldc #3 // int 32768
5: istore_2
6: iload_1
7: iload_2
8: iadd
9: istore_3
10: getstatic #4 // Field
java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
13: iload_3
14: invokevirtual #5 // Method
java/io/PrintStream.println:(I)V
17: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 3
3）常量池载入运行时常量池
4）方法字节码载入方法区
5）main 线程开始运行，分配栈帧内存
（stack=2，locals=4）
line 10: 6
line 11: 10
line 12: 17
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 18 0 args [Ljava/lang/String;
3 15 1 a I
6 12 2 b I
10 8 3 c I
MethodParameters:
Name Flags
args
}

1.1 常量池载入运行时常量池

首先，会由JVM的类加载器把main方法所在的这个类进行一个类加载的操作。

也就是字节码文件读取到内存中来。其中常量池这部分的数据，会放在内存的运行时常量池中。

不知道什么是运行时常量池的同学可以看看这个【JavaSE】浅析String与StringTable_起名方面没有灵感的博客-CSDN博客

一些比较小的数字，比如10这样的数字，并不存储在运行时常量池的，它是跟着方法的字节码指令存储在一起的。

一旦这个数字超过了整数的最大值（Short.MAX_VALUE），那么就会存储在常量池中。

1.2 方法字节码载入方法区

方法的一些字节码，则会放在方法区

1.3 main线程开始运行，分配栈帧内存

在栈帧中有两个东西，分别是局部变量表和操作数栈。

在字节码文件中已经规定了这两个东西的大小了。

Code:
stack=2, locals=4, args_size=1

也就是操作数栈为2，而局部变量表为4。

1.4 执行引擎开始执行字节码

根据方法区的字节码文件，执行流程如下。

执行bipush 10，这个指令的意思是将一个byte压进操作数栈（其长度会补齐4字节），类似的指令还有

sipush将一个short压进操作数栈（其长度会补齐4个字节）
ldc将一个int压入操作数栈
ldc_w将一个long压入操作数栈（分两次压进，因为long是8字节）
而小的数字都是和字节码指令存在一起的，超过short范围的数字存储在常量池

接着，执行istore_1，这个之林的意思就是存入局部变量表slot 1

ldc #3，这个指令是从常量池#3数据加载到操作数栈中

istore2，接着将操作数栈中的32768放置在局部变量表的2号槽位。

iload1 与 iload2指令是将局部变量表的1号与2号位置的数据依次放置进操作数中

isadd，这个指令对应的就是加法运算，执行引擎会去执行add，操作数栈会弹出两个变量，执行引擎完成add操作后，会再次压进操作数栈

istore 3接着将操作数栈中的变量弹出，放置在3号位置中，也就是赋值给c

getstatic #4，到常量池中查找一个静态对象，加载进操作数中，接着load 3将3号槽位的数据压进操作数，invokevirtual #5指令就是找到常量池#5项，定位到方法去java/io/PrintStream.println(I)方法，生成新的栈帧，传递参数并执行新栈帧的字节码

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-B9AX35Ax-1678159317918)(https://lnnu-tuchuang.oss-cn-guangzhou.aliyuncs.com/img/image-20230307105849420.png)]

执行完毕后，弹出栈帧，并且清除main操作数栈的内容。

最后return，完成main方法的调用，弹出main栈帧，程序结束。

2. 条件判断

条件判断的指令如下图所示

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XCr9T3UI-1678159317919)(https://lnnu-tuchuang.oss-cn-guangzhou.aliyuncs.com/img/image-20230307110332183.png)]

需要注意的是，byte，short，char 都会按 int 比较，因为操作数栈都是 4 字节

2.1 源码分析

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

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

iconst_0，得到一个0的常量，压进操作数栈中
istore_1，将这个操作数栈的这个元素放到局部变量表的1号位置，也就是给a赋值为0
iload_1，再将a的值压进操作数栈
ifne 12，判断是否 == 0
1. 如果 != 0，那么就跳到12行字节码指令bipush 20中区，也就是向操作数栈中压入20，istore_1，将a赋值为20.
2. 如果 == 0，那就是继续执行bipush 10和istore_1，将a赋值为10，并且执行goto 15的时候，跳到第15行return

3. 循环控制指令

循环控制指令其实和条件判断差不多，只是利用了goto进行了循环

3.1 源码分析

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

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

iconst_0 与 istore_1，将a赋值为0。
iload_1将a的值压进操作数栈
bipush 10，将10压进操作数栈
if_icmpge 14，判断两个int是否>=，如果不成立，则跳到14行指令去
如果成立，那么iinc 1, 1，局部变量表的1号位置，自增1，接着goto 2，继续跳回2号位置。

参考：黑马程序员JVM完整教程，Java虚拟机快速入门，全程干货不拖沓)

【JVM】字节码指令