面试官：【int i = 6; i += i - 1; 】i 等于什么?

代码 int i = 6; i += i - 1;，我们来逐步分析：

初始赋值：int i = 6;，即变量 i 的值初始化为 6。

表达式解析：i += i - 1; 这一行等价于 i = i + (i - 1);。

• i - 1：当前 i 的值是 6，因此 i - 1 计算结果为 6 - 1 = 5。
• i + (i - 1)：此时 i 的值仍然是 6，因此 6 + 5 = 11。

赋值：最终，i 被赋值为 11。

因此，在这段代码执行完毕后，i 等于 11。

为什么第一个 i 没有变成 5；

要理解为什么 i 的值在表达式中不会中途变化，需要深入了解表达式求值的顺序和变量赋值的机制，尤其是在 Java 中是如何处理变量的。

表达式求值顺序

在表达式 i += i - 1; 中，Java 遵循一个确定的求值顺序。这是基于 Java 语言的运算符优先级和求值顺序规则。Java 是一种严格从左到右求值的语言，这意味着：

• 当执行 i += i - 1; 时，右侧表达式 i - 1 首先被计算，然后将结果赋值给 i。
• 注意：在整个右侧表达式 i - 1 计算过程中，i 的值并不会在中途发生变化。所有在表达式中引用的 i，都是指向它在表达式开始时的值。

具体来说，i - 1 的值是基于 i 的当前值来计算的，而这个计算过程不会影响当前 i 的值。

详细过程：

• 第一步：i 的初始值为 6。
• 第二步：先计算 i - 1。此时，i 还是 6，因此 i - 1 = 6 - 1 = 5。
• 第三步：将 i + 5 进行计算，此时 i 仍然是 6，故 i + 5 = 6 + 5 = 11。
• 第四步：最后，将计算结果 11 赋值给 i，所以 i = 11。

整个右侧表达式的计算是在独立的内存空间中完成的，并不影响变量 i 在此时的值，直到计算结果最终赋值给 i。

变量和赋值机制

Java 的赋值机制是右结合的

• 在 i += i - 1; 中，表达式右侧 i - 1 的计算先于赋值进行。也就是说，右侧的表达式 i - 1 使用的 i 是表达式开始时的值，并且直到右侧计算完成后，新的值才会覆盖原来的 i。

Java 的赋值是后期赋值

• += 操作符表示的是先计算再赋值。整个右侧表达式（i - 1）必须完全计算完毕，Java 才会将结果写回给左侧的变量 i。
• Java 语言中的赋值操作不会在中途改变左侧变量的值，直到所有右侧的计算完全结束。

这是因为计算右侧表达式时，Java 会先保存当前的 i 值，并基于这个值计算整个表达式。然后，它再执行最终的赋值操作。即：

• 计算 i - 1 时，i 的值仍然是 6。
• 计算 i + (i - 1) 时，i 的值仍然是 6。
• 最后，才将计算结果 11 赋值给 i。

内存模型与表达式求值

在 Java 的内存模型（JMM）中，局部变量存储在每个线程的栈内存中。由于这段代码是在单线程中运行的，并且没有跨线程的可见性问题，局部变量的值始终是对该线程可见且一致的。在整个求值过程中，i 的值不会因为计算的进展而改变。

关键点

• 表达式右侧的所有运算是在完成后才将结果赋值给 i。
• 直到右侧的整个表达式完成，变量 i 的值在内存中是稳定的，不会中途发生变化。

编译过程中的优化

编译器在处理表达式时，也会进行一定的优化，但这些优化不会影响程序的语义。在这种情况下，编译器可能会将变量 i 的值暂时保存在寄存器中，直到计算完成之后才将最终结果写入内存中的 i。这同样保证了 i 的值在表达式求值过程中不会改变。

JMM 下的多线程场景（补充）

虽然在单线程的情况下不涉及 Java 内存模型（JMM）的复杂性，但在多线程场景下，如果变量 i 是共享的，且没有正确的同步机制（如 volatile 关键字或 synchronized 块），那么不同线程对 i 的操作可能会产生可见性问题，导致线程间的 i 值不一致。但是在当前的单线程环境下，JMM 不是重点。

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使用 Java 字节码（JVM 指令）分析

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字节码解释

bipush 6 (0: bipush 6)

• 指令将数值 6 压入操作数栈中。此时，操作数栈内容为：[6]

istore_1 (2: istore_1)

• 这一步将操作数栈中的 6 保存到局部变量表的索引 1 处，即 i。同时，栈被清空：
  • 局部变量表：[i=6]
  • 操作数栈：[]

iload_1 (3: iload_1)

• 从局部变量表加载 i 的值（6）到操作数栈中。此时，操作数栈内容为：[6]

iload_1 (4: iload_1)

• 再次从局部变量表加载 i 的值（6）到操作数栈中。此时，操作数栈内容为：[6, 6]

iconst_1 (5: iconst_1)

• 将常量 1 压入操作数栈。此时，操作数栈内容为：[6, 6, 1]

isub (6: isub)

• isub 是整数减法操作，从操作数栈中弹出两个值，执行减法运算，将结果压回栈顶：
  • 弹出栈顶两个值：6 和 1。
  • 执行 6 - 1 = 5。
  • 将结果 5 压回栈顶。此时，操作数栈内容为：[6, 5]

iadd (7: iadd)

iadd 是整数加法操作，同样从操作数栈中弹出两个值，执行加法运算，将结果压回栈顶：

- 弹出栈顶两个值：`6` 和 `5`。
- 执行 `6 + 5 = 11`。
- 将结果 `11` 压回栈顶。此时，操作数栈内容为：[11]

istore_1 (8: istore_1)

• 最后，istore_1 将栈顶的值 11 存回局部变量表的索引 1 处，更新 i 的值为 11：
  • 局部变量表：[i=11]
  • 操作数栈：[]

JVM 执行指令

在表达式 i += i - 1 的计算过程中，Java 虚拟机（JVM）按照以下原则来执行指令：

1. 局部变量的加载与栈操作：在字节码执行 iload_1 时，局部变量表中的 i 的值是 6，这个值被多次加载到操作数栈中。每次从局部变量表加载 i 的值时，加载的是当前时刻局部变量表中的值。因此，即使后面的减法计算结果为 5，它不会立即改变局部变量表中 i 的值。
2. 操作数栈与局部变量表是独立的：当你看到 i - 1 时，实际上 JVM 是将 i 的值（6）加载到操作数栈中，再执行减法（6 - 1 = 5）。但是，这个减法只是在操作数栈中计算，并不会影响局部变量表中 i 的值，直到整个表达式计算结束（即 i + (i - 1) 完成后）才会通过 istore_1 将结果 11 存入局部变量表，更新 i 的值。
3. 延迟赋值：在表达式 i += i - 1 中，只有在 i + (i - 1) 的所有计算完成之后，结果 11 才会被赋值给 i。在整个计算过程中，局部变量表中的 i 保持不变，直到 istore_1 执行时才更新局部变量表。

JVM 的工作机制

JVM 使用操作数栈来执行大部分指令，并且局部变量表和操作数栈是相互独立的。每次从局部变量表加载 i 的值到操作数栈时，栈中的操作仅影响栈，而不会影响局部变量表中 i 的值。局部变量表中的 i 只有在 istore_1 这一指令执行后才更新。这就是为什么即使执行了 i - 1 的计算，第一个 i 的值仍然保持为 6，直到所有运算结束。

总结

• 操作数栈 和 局部变量表 是 JVM 中两个不同的内存区域。i 的值在被加载到操作数栈后，在局部变量表中的值不会改变，直到最终计算完成后通过 istore 进行赋值。
• JVM 按照从左到右的顺序执行字节码指令，先执行 i - 1 的减法运算，再执行 i + (i - 1) 的加法，整个计算过程使用的是最初从局部变量表中加载的 i 值。
• 只有当表达式计算结束时，新的结果 11 才会通过 istore_1 更新 i 的值。

因此，i 在中途不会变成 5，而是一直保持为 6，直到计算结果 11 最后被存储到局部变量表中。

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