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  • Javap与JVM指令

    一、javap命令简述

    javap是jdk自带的反解析工具。它的作用就是根据class字节码文件,反解析出当前类对应的code区(汇编指令)、本地变量表、异常表和代码行偏移量映射表、常量池等等信息。
    当然这些信息中,有些信息(如本地变量表、指令和代码行偏移量映射表、常量池中方法的参数名称等等)需要在使用javac编译成class文件时,指定参数才能输出,比如,你直接javac xx.java,就不会在生成对应的局部变量表等信息,如果你使用javac -g xx.java就可以生成所有相关信息了。如果你使用的eclipse,则默认情况下,eclipse在编译时会帮你生成局部变量表、指令和代码行偏移量映射表等信息的。
    通过反编译生成的汇编代码,我们可以深入的了解java代码的工作机制。比如我们可以查看i++;这行代码实际运行时是先获取变量i的值,然后将这个值加1,最后再将加1后的值赋值给变量i。
    通过局部变量表,我们可以查看局部变量的作用域范围、所在槽位等信息,甚至可以看到槽位复用等信息。

    javap的用法格式:
    javap <options> <classes>
    其中classes就是你要反编译的class文件。
    在命令行中直接输入javap或javap -help可以看到javap的options有如下选项:

    javap -v classxx,不仅会输出行号、本地变量表信息、反编译汇编代码,还会输出当前类用到的常量池等信息。
    javap -l 会输出行号和本地变量表信息。
    javap -c 会对当前class字节码进行反编译生成汇编代码。   

    例子   javap -c a.class  , javap -c a.class  > a.txt 输出在a.txt中

    流程 先有a.java文件 ,然后javac成a.class ,然后javap

    二、JVM指令

    将常量压入栈的指令

    aconst_null 将null对象引用压入栈
    iconst_m1 将int类型常量-1压入栈
    iconst_0 将int类型常量0压入栈
    iconst_1 将int类型常量1压入栈
    iconst_2 将int类型常量2压入栈
    iconst_3 将int类型常量3压入栈
    iconst_4 将int类型常量4压入栈
    iconst_5 将int类型常量5压入栈
    lconst_0 将long类型常量0压入栈
    lconst_1 将long类型常量1压入栈
    fconst_0 将float类型常量0压入栈
    fconst_1 将float类型常量1压入栈
    dconst_0 将double类型常量0压入栈
    dconst_1 将double类型常量1压入栈
    bipush 将一个8位带符号整数压入栈
    sipush 将16位带符号整数压入栈
    ldc 把常量池中的项压入栈
    ldc_w 把常量池中的项压入栈(使用宽索引)
    ldc2_w 把常量池中long类型或者double类型的项压入栈(使用宽索引)

    从栈中的局部变量中装载值的指令

    iload 从局部变量中装载int类型值
    lload 从局部变量中装载long类型值
    fload 从局部变量中装载float类型值
    dload 从局部变量中装载double类型值
    aload 从局部变量中装载引用类型值(refernce)
    iload_0 从局部变量0中装载int类型值
    iload_1 从局部变量1中装载int类型值
    iload_2 从局部变量2中装载int类型值
    iload_3 从局部变量3中装载int类型值
    lload_0 从局部变量0中装载long类型值
    lload_1 从局部变量1中装载long类型值
    lload_2 从局部变量2中装载long类型值
    lload_3 从局部变量3中装载long类型值
    fload_0 从局部变量0中装载float类型值
    fload_1 从局部变量1中装载float类型值
    fload_2 从局部变量2中装载float类型值
    fload_3 从局部变量3中装载float类型值
    dload_0 从局部变量0中装载double类型值
    dload_1 从局部变量1中装载double类型值
    dload_2 从局部变量2中装载double类型值
    dload_3 从局部变量3中装载double类型值
    aload_0 从局部变量0中装载引用类型值
    aload_1 从局部变量1中装载引用类型值
    aload_2 从局部变量2中装载引用类型值
    aload_3 从局部变量3中装载引用类型值
    iaload 从数组中装载int类型值
    laload 从数组中装载long类型值
    faload 从数组中装载float类型值
    daload 从数组中装载double类型值
    aaload 从数组中装载引用类型值
    baload 从数组中装载byte类型或boolean类型值
    caload 从数组中装载char类型值
    saload 从数组中装载short类型值

    将栈中的值存入局部变量的指令

    istore 将int类型值存入局部变量
    lstore 将long类型值存入局部变量
    fstore 将float类型值存入局部变量
    dstore 将double类型值存入局部变量
    astore 将将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量
    istore_0 将int类型值存入局部变量0
    istore_1 将int类型值存入局部变量1
    istore_2 将int类型值存入局部变量2
    istore_3 将int类型值存入局部变量3
    lstore_0 将long类型值存入局部变量0
    lstore_1 将long类型值存入局部变量1
    lstore_2 将long类型值存入局部变量2
    lstore_3 将long类型值存入局部变量3
    fstore_0 将float类型值存入局部变量0
    fstore_1 将float类型值存入局部变量1
    fstore_2 将float类型值存入局部变量2
    fstore_3 将float类型值存入局部变量3
    dstore_0 将double类型值存入局部变量0
    dstore_1 将double类型值存入局部变量1
    dstore_2 将double类型值存入局部变量2
    dstore_3 将double类型值存入局部变量3
    astore_0 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量0
    astore_1 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量1
    astore_2 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量2
    astore_3 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量3
    iastore 将int类型值存入数组中
    lastore 将long类型值存入数组中
    fastore 将float类型值存入数组中
    dastore 将double类型值存入数组中
    aastore 将引用类型值存入数组中
    bastore 将byte类型或者boolean类型值存入数组中
    castore 将char类型值存入数组中
    sastore 将short类型值存入数组中
    wide指令
    wide 使用附加字节扩展局部变量索引

    通用(无类型)栈操作

    nop 不做任何操作
    pop 弹出栈顶端一个字长的内容
    pop2 弹出栈顶端两个字长的内容
    dup 复制栈顶部一个字长内容
    dup_x1 复制栈顶部一个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的两个字长的内容压入栈
    dup_x2 复制栈顶部一个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈
    dup2 复制栈顶部两个字长内容
    dup2_x1 复制栈顶部两个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈
    dup2_x2 复制栈顶部两个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的四个字长的内容压入栈
    swap 交换栈顶部两个字长内容

    类型转换

    i2l 把int类型的数据转化为long类型
    i2f 把int类型的数据转化为float类型
    i2d 把int类型的数据转化为double类型
    l2i 把long类型的数据转化为int类型
    l2f 把long类型的数据转化为float类型
    l2d 把long类型的数据转化为double类型
    f2i 把float类型的数据转化为int类型
    f2l 把float类型的数据转化为long类型
    f2d 把float类型的数据转化为double类型
    d2i 把double类型的数据转化为int类型
    d2l 把double类型的数据转化为long类型
    d2f 把double类型的数据转化为float类型
    i2b 把int类型的数据转化为byte类型
    i2c 把int类型的数据转化为char类型
    i2s 把int类型的数据转化为short类型

    整数运算

    iadd 执行int类型的加法
    ladd 执行long类型的加法
    isub 执行int类型的减法
    lsub 执行long类型的减法
    imul 执行int类型的乘法
    lmul 执行long类型的乘法
    idiv 执行int类型的除法
    ldiv 执行long类型的除法
    irem 计算int类型除法的余数
    lrem 计算long类型除法的余数
    ineg 对一个int类型值进行取反操作
    lneg 对一个long类型值进行取反操作
    iinc 把一个常量值加到一个int类型的局部变量上

    逻辑运算

    移位操作

    ishl 执行int类型的向左移位操作
    lshl 执行long类型的向左移位操作
    ishr 执行int类型的向右移位操作
    lshr 执行long类型的向右移位操作
    iushr 执行int类型的向右逻辑移位操作
    lushr 执行long类型的向右逻辑移位操作

    按位布尔运算

    iand 对int类型值进行“逻辑与”操作
    land 对long类型值进行“逻辑与”操作
    ior 对int类型值进行“逻辑或”操作
    lor 对long类型值进行“逻辑或”操作
    ixor 对int类型值进行“逻辑异或”操作
    lxor 对long类型值进行“逻辑异或”操作

    浮点运算

    fadd 执行float类型的加法
    dadd 执行double类型的加法
    fsub 执行float类型的减法
    dsub 执行double类型的减法
    fmul 执行float类型的乘法
    dmul 执行double类型的乘法
    fdiv 执行float类型的除法
    ddiv 执行double类型的除法
    frem 计算float类型除法的余数
    drem 计算double类型除法的余数
    fneg 将一个float类型的数值取反
    dneg 将一个double类型的数值取反

    对象和数组

    对象操作指令

    new 创建一个新对象
    checkcast 确定对象为所给定的类型
    getfield 从对象中获取字段
    putfield 设置对象中字段的值
    getstatic 从类中获取静态字段
    putstatic 设置类中静态字段的值
    instanceof 判断对象是否为给定的类型

    数组操作指令

    newarray 分配数据成员类型为基本上数据类型的新数组
    anewarray 分配数据成员类型为引用类型的新数组
    arraylength 获取数组长度
    multianewarray 分配新的多维数组

    控制流

    条件分支指令

    ifeq 如果等于0,则跳转
    ifne 如果不等于0,则跳转
    iflt 如果小于0,则跳转
    ifge 如果大于等于0,则跳转
    ifgt 如果大于0,则跳转
    ifle 如果小于等于0,则跳转
    if_icmpcq 如果两个int值相等,则跳转
    if_icmpne 如果两个int类型值不相等,则跳转
    if_icmplt 如果一个int类型值小于另外一个int类型值,则跳转
    if_icmpge 如果一个int类型值大于或者等于另外一个int类型值,则跳转
    if_icmpgt 如果一个int类型值大于另外一个int类型值,则跳转
    if_icmple 如果一个int类型值小于或者等于另外一个int类型值,则跳转
    ifnull 如果等于null,则跳转
    ifnonnull 如果不等于null,则跳转
    if_acmpeq 如果两个对象引用相等,则跳转
    if_acmpnc 如果两个对象引用不相等,则跳转

    比较指令

    lcmp 比较long类型值
    fcmpl 比较float类型值(当遇到NaN时,返回-1)
    fcmpg 比较float类型值(当遇到NaN时,返回1)
    dcmpl 比较double类型值(当遇到NaN时,返回-1)
    dcmpg 比较double类型值(当遇到NaN时,返回1)

    无条件转移指令

    goto 无条件跳转
    goto_w 无条件跳转(宽索引)

    表跳转指令

    tableswitch 通过索引访问跳转表,并跳转
    lookupswitch 通过键值匹配访问跳转表,并执行跳转操作

    异常

    athrow 抛出异常或错误
    finally子句
    jsr 跳转到子例程
    jsr_w 跳转到子例程(宽索引)
    rct 从子例程返回

    方法调用与返回

    方法调用指令

    invokcvirtual 运行时按照对象的类来调用实例方法
    invokespecial 根据编译时类型来调用实例方法
    invokestatic 调用类(静态)方法
    invokcinterface 调用接口方法

    方法返回指令

    ireturn 从方法中返回int类型的数据
    lreturn 从方法中返回long类型的数据
    freturn 从方法中返回float类型的数据
    dreturn 从方法中返回double类型的数据
    areturn 从方法中返回引用类型的数据
    return 从方法中返回,返回值为void

    线程同步

    montiorenter 进入并获取对象监视器
    monitorexit 释放并退出对象监视器
     

    JVM指令助记符

    变量到操作数栈:iload,iload_,lload,lload_,fload,fload_,dload,dload_,aload,aload_
    操作数栈到变量:istore,istore_,lstore,lstore_,fstore,fstore_,dstore,dstor_,astore,astore_
    常数到操作数栈:bipush,sipush,ldc,ldc_w,ldc2_w,aconst_null,iconst_ml,iconst_,lconst_,fconst_,dconst_
    加:iadd,ladd,fadd,dadd
    减:isub,lsub,fsub,dsub
    乘:imul,lmul,fmul,dmul
    除:idiv,ldiv,fdiv,ddiv
    余数:irem,lrem,frem,drem
    取负:ineg,lneg,fneg,dneg
    移位:ishl,lshr,iushr,lshl,lshr,lushr
    按位或:ior,lor
    按位与:iand,land
    按位异或:ixor,lxor
    类型转换:i2l,i2f,i2d,l2f,l2d,f2d(放宽数值转换)
    i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l,d2f(缩窄数值转换)
    创建类实便:new
    创建新数组:newarray,anewarray,multianwarray
    访问类的域和类实例域:getfield,putfield,getstatic,putstatic
    把数据装载到操作数栈:baload,caload,saload,iaload,laload,faload,daload,aaload
    从操作数栈存存储到数组:bastore,castore,sastore,iastore,lastore,fastore,dastore,aastore
    获取数组长度:arraylength
    检相类实例或数组属性:instanceof,checkcast
    操作数栈管理:pop,pop2,dup,dup2,dup_xl,dup2_xl,dup_x2,dup2_x2,swap
    有条件转移:ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull,if_icmpeq,if_icmpene,
    if_icmplt,if_icmpgt,if_icmple,if_icmpge,if_acmpeq,if_acmpne,lcmp,fcmpl
    fcmpg,dcmpl,dcmpg
    复合条件转移:tableswitch,lookupswitch
    无条件转移:goto,goto_w,jsr,jsr_w,ret
    调度对象的实便方法:invokevirtual
    调用由接口实现的方法:invokeinterface
    调用需要特殊处理的实例方法:invokespecial
    调用命名类中的静态方法:invokestatic
    方法返回:ireturn,lreturn,freturn,dreturn,areturn,return
    异常:athrow
    finally关键字的实现使用:jsr,jsr_w,ret
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