1、JVM字节码指令 - zhen_hong

本篇博文整理自我在博客园上发表的文章《JVM指令》

本篇指令码表，参考自ASM文档手册，如果你对asm感兴趣，可到ASM官网下载手册学习。您还可以到http://homepages.inf.ed.ac.uk/kwxm/JVM/codeByNm.html网站去学习字节码更详细的内容

一、本地变量操作指令

I,L,F,D,A这些前缀表示对int，long，float，double，引用进行操作

表一本地变量指令集

指令	意义
ILOAD_n(0~3), LLOAD_n(0~3), FLOAD_n(0~3), DLOAD_n(0~3) 超过三的直接 xLoad n,如ILOAD 4，LLOAD 5	将局部变量表中第n个槽的(int\|long\|float\|double)类型变量推送到操作数栈
ALOAD_n(0~3) 超过3的 ALOAD n，如：ALOAD 5	将引用类型的局部变量第n个槽的推送到操作数栈
ISTORE_n(0~3), LSTORE_n(0~3), FSTORE_n(0~3), DSTORE_n(0~3) 超过三的xSTORE n	将操作数栈顶的(int\|long\|float\|double)类型值弹出存到局部变量表的第n个槽中
ASTORE_n(0~3) 超过3的 ASTORE n	将栈顶引用类型的值存到局部变量表中的第n个槽中
IINC var incr	将局部变量表中的第var个变量增加incr，并把新值存到局部变量表

从上表可知本地变量操作表对应的下标是从0开始的，比如下面一段程序

public void print(int age) {
　　int a = age;
　　a++;
}

其对应的字节码指令如下

stack=1, locals=3, args_size=2//这里的参数为什么是2，因为参数里面有个this，这个this是隐藏的，在JVM中是以参数的形式传递进去的
 iload_1//将局部变量表中的第1个槽，也就是age这个值，0是this，压入操作数栈栈顶

 istore_2//将操作数栈顶的值，这里就是age，存到局部变量表的第二个槽，也就是a

 iinc 2, 1//将局部变量表中的第二个槽的a加1

 return//方法返回

注意，如果局部变量中有long或者double类型的值，那么会占用局部变量两个槽，如有局部变量int age,long l, double d, short s, byte b,那么对应的槽应该是1,2,4,6,7
byte,short,char,int,boolean类型的操作指令统一使用ILOAD或者ISTORE这些指令

二、栈操作指令

表二 JVM栈指令

指令	栈操作前	栈操作后
POP	... , v	... (v被弹出)
POP2	... , v1 , v2	...（v1和v2被弹出）
POP2	... , w	... (w表示占用两个槽的变量，如long，double之类）
DUP	... , v	... , v , v (复制一份)
DUP2	... , v1 , v2	... , v1 , v2 , v1 , v2 （复制栈中的两个值）
DUP2	... , w	... , w, w （复制一个long，double型的）
SWAP	... , v1 , v2	... , v2 , v1 （交换）
DUP_X1	... , v1 , v2	... , v2 , v1 , v2 （复制栈顶值v2，并将值放置到前一个槽的前面）
DUP_X2	... , v1 , v2 , v3	... , v3 , v1 , v2 , v3 （复制栈顶值v3，并将值放置到前二个槽的前面）
DUP_X2	... , w , v	... , v , w , v （复制栈顶值v，并将复制的值插入到前两个槽的前面，w占两个槽）
DUP2_X1	... , v1 , v2 , v3	... , v2 , v3 , v1 , v2 , v3 （复制栈顶v2 , v3，并将值放置到前二个槽的前面）
DUP2_X1	... , v , w	... , w , v , w （其中w占两个槽）
DUP2_X2	... , v1 , v2 , v3 , v4	... , v3 , v4 , v1 , v2 , v3 , v4 （复制栈顶两个槽，然后插入到v2前两个槽的前面）
	... , w , v1 , v2	... , v1 , v2 , w , v1 , v2（其中w占两个槽）
	.... , v1 , v2 , w	... , w , v1 , v2 , w（其中w占两个槽）
	... , w1 , w2	... , w2 , w1 , w2（其中w占两个槽）

eg:

public void print(int age, String name) {
　　this.age = age;
　　this.name = name;
}

对应的字节码指令为

aload_0   //将this入栈

dup       //复制一个this

aload_1  //将age入栈

putfield #n  //给age复制，这里的n表示一个数字，#n表示索引，对应常量池中的常量 

aload_2 //将name入栈

putfield #n //给name复制

三、常量操作

表三常量操作指令

指令	栈操作前	栈操作后
ICONST_n (−1 ≤ n ≤ 5)	...	... , n （将整型常量n入栈）
LCONST_n (0 ≤ n ≤ 1)	...	... , nL　（将长整型常量n入栈）
FCONST_n (0 ≤ n ≤ 2)	...	... , nF （将float常量入栈）
DCONST_n (0 ≤ n ≤ 1)	...	... , nD （将double常量入栈）
BIPUSH b, −128 ≤ b < 127	...	... , b （将byte常量入栈）
SIPUSH s, −32768 ≤ s < 32767	...	... , s （将短整型入栈）
LDC cst (int, float, long, double, String or Type)	...	... , cst （将常量池中值入栈）
ACONST_NULL	...	... , null （将null值入栈）

eg:

public void print（）{

　　int a1 = 1;              //ICONST_1将1入栈

　　　　　　　　　　　　　//ISTORE_1 将1存入局部变量表1中，即a1

　　int a2 = 10;           //BIPUSH 10

　　　　　　　　　　　　　//ISTORE 2

　　int a3 = 100;       // SIPUSH 100

　　　　　　　　　　　　//ISTORE 3

　　float a4 = 123f;   //LDC #4这个#4是引用了常量池里的值，123

　　　　　　　　　　　　//FLOAD 4
}

四、算术和逻辑操作指令

表四算术和逻辑操作指令表

指令	栈操作前	栈操作后
IADD, LADD, FADD, DADD	… , a , b	… , a + b （将栈顶的两个值相加，并把结果入栈）
ISUB, LSUB, FSUB, DSUB	… , a , b	… , a - b
IMUL, LMUL, FMUL, DMUL	… , a , b	… , a * b
IDIV, LDIV, FDIV, DDIV	… , a , b	… , a / b
IREM, LREM, FREM, DREM	… , a , b	… , a % b
INEG, LNEG, FNEG, DNEG	… , a	… , -a
ISHL, LSHL	… , a , n	… , a << n
ISHR, LSHR	… , a , n	… , a >> n
IUSHR, LUSHR	… , a , n	… , a >>> n
IAND, LAND	… , a , b	… , a & b
IOR, LOR	… , a , b	… , a \| b
IXOR, LXOR	… , a , b	… , a ^ b
LCMP	… , a , b	… , a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1)
FCMPL, FCMPG	… , a , b	… , a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1) (L结尾的表示当值为NaN时返回-1，G返回1)
DCMPL, DCMPG	… , a , b	… , a == b ? 0 : (a < b ? -1 : 1) (L结尾的表示当值为NaN时返回-1，G返回1)

五、转换

表五转换指令表

指令	栈操作前	栈操作后
I2B	… , i	… , (byte) i
I2C	… , i	… , (char) i
I2S	… , i	… , (short) i
L2I, F2I, D2I	… , a	… , (int) a
I2L, F2L, D2L	… , a	… , (long) a
I2F, L2F, D2F	… , a	… , (float) a
I2D, L2D, F2D	… , a	… , (double) a
CHECKCAST class	… , o	… , (class) o

六、对象，字段，方法操作

表六

指令	栈操作前	栈操作后
NEW class	…	… , new class
GETFIELD c f t	… , o	… , o.f （获取o对象的f字段）
PUTFIELD c f t	… , o , v	… （将栈顶值设置到o对象的f字段中）
GETSTATIC c f t	…	… , c.f （获取c类的某个静态字段f值入栈）
PUTSTATIC c f t	… , v	…设置栈顶值给c类的f字段
INVOKEVIRTUAL c m t	… , o , v1 , … , vn	… , o.m(v1, … vn) （调用对象方法）
INVOKESPECIAL c m t	… , o , v1 , … , vn	… , o.m(v1, … vn) （比如调用父类方法super.m()）
INVOKESTATIC c m t	… , v1 , … , vn	… , c.m(v1, … vn) （调用静态方法）
INVOKEINTERFACE c m t	… , o , v1 , … , vn	… , o.m(v1, … vn) （调用接口方法）
INVOKEDYNAMIC m t bsm	… , o , v1 , … , vn	… , o.m(v1, … vn) （动态调用，比如拉姆达）
INSTANCEOF class	… , o	… , o instanceof class
MONITORENTER	… , o	… （进入synchronized）
MONITOREXIT	… , o	…（退出synchronized）

七、数组操作

表7 数组操作指令表

指令	栈操作前	栈操作后
NEWARRAY type (for any primitive type)	… , n	… , new type[n]（构建一个n长度的数组）
ANEWARRAY class	… , n	… , new class[n]
MULTIANEWARRAY […[t n	… , i1 , … , in	… , new t[i1]…[in]…（n维数组）
BALOAD, CALOAD, SALOAD	… , o , i	… , o[i] （操作字节，字符，短整型数组，使用数组引用o，读取器下标i的值，然后入栈）
IALOAD, LALOAD, FALOAD, DALOAD	… , o , i	… , o[i]（操作int,long,float,double数组，使用数组引用o，读取器下标i的值，然后入栈）
AALOAD	… , o , i	… , o[i] （操作对象数组，使用数组引用o，读取器下标i的值，然后入栈）
BASTORE, CASTORE, SASTORE	… , o , i , j	…（将栈顶值j存储到o[i]中，即o[i] = j）
IASTORE, LASTORE, FASTORE, DASTORE	… , o , i , a	…
AASTORE	… , o , i , p	…
ARRAYLENGTH	… , o	… , o.length

八、跳转语句

表八跳转指令表

指令	栈操作前	栈操作后	含义
IFEQ	… , i	…	jump if i == 0
IFNE	… , i	…	jump if i != 0
IFLT	… , i	…	jump if i < 0
IFGE	… , i	…	jump if i >= 0
IFGT	… , i	…	jump if i > 0
IFLE	… , i	…	jump if i <= 0
IF_ICMPEQ	… , i , j	…	jump if i == j
IF_ICMPNE	… , i , j	…	jump if i != j
IF_ICMPLT	… , i , j	…	jump if i < j
IF_ICMPGE	… , i , j	…	jump if i >= j
IF_ICMPGT	… , i , j	…	jump if i > j
IF_ICMPLE	… , i , j	…	jump if i <= j
IF_ACMPEQ	… , o , p	…	jump if o == p
IF_ACMPNE	… , o , p	…	jump if o != p
IFNULL	… , o	…	jump if o == null
IFNONNULL	… , o	…	jump if o != nul
GOTO	…	…	jump always
TABLESWITCH	… , i	…	jump always
LOOKUPSWITCH	… , i	…	jump always

九、return

表九 return指令表

指令	栈操作前	栈操作后
IRETURN, LRETURN, FRETURN, DRETURN	… , a
ARETURN	… , o
RETURN	…
ATHROW	… , o

十、泛型描述符

如：

public class Test<T> ==> <T:Ljava/lang/Object;>

public class Test<T> extends ArrayList<E> ==> <T:Ljava/lang/Object;>Ljava/util/ArrayList<TE;>;

static <T> Class<? extends T> m (int n) ==> <T:Ljava/lang/Object;>(I)Ljava/lang/Class<+TT;>;

List<E> ==> Ljava/util/List<TE;>;

List<?> ==> Ljava/util/List<*>;

List<? extends Number> ==> Ljava/util/List<+Ljava/lang/Number;>;

List<? super Integer> ==> Ljava/util/List<-Ljava/lang/Integer;>;

List<List<String>[]> ==> Ljava/util/List<[Ljava/util/List<Ljava/lang/String;>;>;

HashMap<K, V>.HashIterator<K> ==> Ljava/util/HashMap<TK;TV;>.HashIterator<TK;>;

注意：如果是定义泛型，比如class Test,方法中的这类T,在写泛型签名的时候应当写成T:Ljava/lang/Object;而不是TT;在其他非定义泛型的位置，写成TT;

十一、Java类型描述符

表十 Java类型描述符表

java类型	类型描述符
boolean	Z
char	C
byte	B
short	S
int	I
long	J
float	F
double	D
Object	Ljava/lang/Object;
int[]	[I
Object[][]	[[Ljava/lang/Object;

十二、方法描述符

表十一方法描述符表

方法	方法描述符
void m(int i, float f)	(IF)V
int m(Object o)	(Ljava/lang/Object;)I
int[] m(int i, String s)	(ILjava/lang/String;)I
Object m(int[] i)	([I)Ljava/lang/Object;

发表于 2023-09-23 14:36 zhen_hong 阅读(14) 评论(0) 编辑收藏举报来源