try-catch-finally的字节码原理

Java 中有一个非常重要的内容是 try-catch-finally 的执行顺序和返回值问题，其中 finally 一定会执行，但是为什么会这样？ 下面看下 try-catch-finally 背后的实现原理

try-catch

public class Test {public static void main(String[] args) {foo();}public static void foo() {try {int i = 1 / 0;}catch (Exception e){System.out.println("执行异常");e.printStackTrace();}}}

字节码

public class com.yxzapp.Test {public com.yxzapp.Test();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnpublic static void main(java.lang.String[]);Code:0: invokestatic  #2                  // Method foo:()V3: returnpublic static void foo();Code:0: iconst_1                         // 将int 类型值1压栈到栈顶1: iconst_0						   // 将int 类型值0压栈到栈顶2: idiv                             // 将栈顶两int型数值相除并将结果压入栈顶3: istore_0                         // 将栈顶类型int数据存储到局部变量表下标04: goto          20                 // 如果不抛异常跳到20行7: astore_0                         // 将引入对象（异常对象）存储局部变量表下标08: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;11: ldc           #5                  // String 鎵ц寮傚父13: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V16: aload_017: invokevirtual #7                  // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V20: returnException table:from    to  target type0     4     7   Class java/lang/Exception
}

17 4: goto 20 // 如果不抛异常跳到20行

如果有异常抛出，如何处理呢？

当方法包含 try-catch 语句时，在编译单元生成的方法的 Code 属性中会生成一个异常表 （Exception table）, 每个异常项表示一个异常处理器， 由 from 指针 、to 指针、target 指针 、所捕获的异常类型 type 四部分组成。这些指针的值是字节码索引，用于定位字节码。其含义是在 [from ,to) 字节码范围内，如果跑出来异常类型为 type 的异常，就会跳转到 target 指针表示的字节码处继续执行。

上面的例子中 Exception table表示，在 0 - 4 之间（不包含4），如果抛出类型为 Exception 或其子类就跳转到7继续执行

当抛出异常时，Java 虚拟机会自动将异常对象加载到操作数栈栈顶

多try-catch

public class Test {public static void main(String[] args) {foo();}public static void foo() {try {int i = 1 / 0;}catch (ArithmeticException e){System.out.println("执行异常 ArithmeticException");e.printStackTrace();} catch (NullPointerException e){System.out.println("执行异常 NullPointerException");e.printStackTrace();}}}

字节码

public class com.yxzapp.Test {public com.yxzapp.Test();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnpublic static void main(java.lang.String[]);Code:0: invokestatic  #2                  // Method foo:()V3: returnpublic static void foo();Code:0: iconst_11: iconst_02: idiv3: istore_04: goto          367: astore_08: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;11: ldc           #5                  // String 鎵ц寮傚父 ArithmeticException13: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V16: aload_017: invokevirtual #7                  // Method java/lang/ArithmeticException.printStackTrace:()V20: goto          3623: astore_024: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;27: ldc           #9                  // String 鎵ц寮傚父 NullPointerException29: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V32: aload_033: invokevirtual #10                 // Method java/lang/NullPointerException.printStackTrace:()V36: returnException table:from    to  target type0     4     7   Class java/lang/ArithmeticException0     4    23   Class java/lang/NullPointerException
}

可以看到 ，多一个 catcha 语句处理分析， 异常表里面就会多一条记录，当程序出现异常时， Java 虚拟机会从上至下遍历异常表中所有的条目。当触发异常的字节码索引值在某个条目的 [from 、to）范围内，则会判断抛出的异常是否是想捕获的异常或子类

如果异常匹配， Java 虚拟机将控制跳转到 target 指向的字节码继续执行；如果不匹配，则继续遍历异常表。如果遍历完所有的异常表还未找到匹配的异常处理器，那么该异常将继续抛到调用方 （caller）中重复上述的操作

try-catch-finally

public class Test {public static void main(String[] args) {foo();}public static void foo() {try {int i = 1 / 0;}catch (ArithmeticException e){System.out.println("执行异常 ArithmeticException");e.printStackTrace();} finally {System.out.println("执行");}}}

字节码

public class com.yxzapp.Test {public com.yxzapp.Test();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnpublic static void main(java.lang.String[]);Code:0: invokestatic  #2                  // Method foo:()V3: returnpublic static void foo();Code:0: iconst_1                          // 将int 类型值1压栈到栈顶1: iconst_0                          // 将int 类型值0压栈到栈顶2: idiv                              // 将栈顶两int型数值相除并将结果压入栈顶3: istore_0							// 开始执行 finally 代码块4: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;7: ldc           #4                  // String 鎵ц9: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V12: goto          5015: astore_0// 异常（被catch）情况下开始执行 finally 代码块16: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;19: ldc           #7                  // String 鎵ц寮傚父 ArithmeticException21: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V24: aload_025: invokevirtual #8                  // Method java/lang/ArithmeticException.printStackTrace:()V28: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;31: ldc           #4                  // String 鎵ц33: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V36: goto          5039: astore_1// 异常（catch中执行出现异常）代码块出现异常 情况下开始									   执行 finally 代码块40: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;43: ldc           #4                  // String 鎵ц45: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V48: aload_149: athrow50: returnException table:from    to  target type0     4    15   Class java/lang/ArithmeticException0     4    39   any15    28    39   any
}

可以看出字节码中 出现三次调用

   getstatic     #3                     // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;ldc           #4                        // String 鎵цinvokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

都是在程序正常 return 和异常 throw 之前，其中两处在 try-catch 语句调用 return 之前，一处是在异常抛出 throw 之前

由代码可知，现在的 Java 编译器采用复制 finally 代码块的方式，并将其内容插入到 try 和 catch 代码块中所有正常退出和异常退出之前。这样就解释了我们一直以来所熟知的 finally 语句块一定会执行