深入理解JVM虚拟机第二十二篇：详解JVM当中与操作数栈相关的字节码指令

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本专栏简介：话不多说，让我们一起干翻JVM

本文章简介：话不多说，让我们讲清楚JVM当中与操作数栈相关的字节码指令

文章目录

一： 操作数栈字节码指令

1：编写源码

2：javap解释整理字节码

3：通过jclasslib查看字节码指令

二：字节码分析

1：最全字节码指令分析

2：面试题

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一： 操作数栈字节码指令

1：编写源码

public class OperandStackTest {public void testAndOperation(){byte i = 15;int j = 8;int k = i+j;}
}

2：javap解释整理字节码

        想要查看字节码文件呢，我们有两种方式，第一种就是直接进行javap，第二种就是使用jclasslib进行查看，我们先使用第一种。

PS D:\code\study\hadoop\shit\target\classes> javap -verbose .\OperandStackTest.class
Classfile /D:/code/study/hadoop/shit/target/classes/OperandStackTest.classLast modified 2023年11月9日; size 421 bytesSHA-256 checksum 487149a1edc4d19af0b1fe2369086c27c8765ff5e011491d1028d4f6cf1d9746Compiled from "OperandStackTest.java"
public class OperandStackTestminor version: 0major version: 52flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPERthis_class: #2                          // OperandStackTestsuper_class: #3                         // java/lang/Objectinterfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 1
Constant pool:#1 = Methodref          #3.#19         // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Class              #20            // OperandStackTest#3 = Class              #21            // java/lang/Object#4 = Utf8               <init>#5 = Utf8               ()V#6 = Utf8               Code#7 = Utf8               LineNumberTable#8 = Utf8               LocalVariableTable#9 = Utf8               this#10 = Utf8               LOperandStackTest;#11 = Utf8               testAndOperation#12 = Utf8               i#13 = Utf8               B#14 = Utf8               j#15 = Utf8               I#16 = Utf8               k#17 = Utf8               SourceFile#18 = Utf8               OperandStackTest.java#19 = NameAndType        #4:#5          // "<init>":()V#20 = Utf8               OperandStackTest#21 = Utf8               java/lang/Object
{public OperandStackTest();descriptor: ()Vflags: (0x0001) ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 1: 0LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0       5     0  this   LOperandStackTest;public void testAndOperation();descriptor: ()Vflags: (0x0001) ACC_PUBLICCode:stack=2, locals=4, args_size=10: bipush        152: istore_13: bipush        85: istore_26: iload_17: iload_28: iadd9: istore_310: returnLineNumberTable:line 3: 0line 4: 3line 5: 6line 6: 10LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0      11     0  this   LOperandStackTest;3       8     1     i   B6       5     2     j   I10       1     3     k   I
}
SourceFile: "OperandStackTest.java"

3：通过jclasslib查看字节码指令

        首先进行recompile Java文件为字节码文件，然后我们在idea的view下找到这个：

        show ByteCode with JclassLib：

        最终显示结果如下：

二：字节码分析

1：最全字节码指令分析

public class OperandStackTest {public void testAndOperation(){byte i = 15;int j = 8;int k = i+j;}
}

 0 bipush 152 istore_13 bipush 85 istore_26 iload_17 iload_28 iadd9 istore_3
10 return

         bipush将15这个值push到了操作数栈中，此时我们的操作数栈就有了第一个值。我们需要回顾一下：byte、short、char、boolean、int类型在声明之后往数组中进行存放的时候都会保存为int类型。也就是说虽然定义的是byte类型，但是存放到数组中就是int类型

        栈帧在调用之初，栈帧被创建完成，其中的操作数栈和局部变量表是空的。PC寄存器中存放着第一条要执行的指令的地址。

        istore_1将这个值从操作数栈放到了局部变量表中索引为1的位置，为什么不是0呢？因为这不是一个静态方法，索引为零的位置存放的是this。

        此时的操作数栈就成了空，这是一个出栈的操作。过程中会修改PC寄存器中的索引值为下一条命令的索引值。

       过程中会修改PC寄存器中的索引值为下一条命令的索引值。

       同样的道理，8也会经过bipush和istore_2，然后最终的结果如下：

        iload_1和iload_2命令会将变量中索引为1,2的数据取出来分别放到局部变量表中

        最终的运行结果如下：

        紧接着会进行一个iadd命令，这个命令呢会使数据进行出栈，然后相加。值得注意的是，字节码指令需要被翻译为机器指令，机器指令操作CPU进行相加。然后将结果23放到操作数栈当中。

        运行结果如下：

        

        最终，istore_3将这个值从操作数栈放到了局部变量表中索引为3的位置， 此时的操作数栈就成了空，这是一个出栈的操作。过程中会修改PC寄存器中的索引值为下一条命令的索引值。

        最终的运行结果如下：

        我们也注意到，局部变量表长度为4，操作数栈深度为2（看javap的结果），这也是与图中可以对应上的，唯一区别的是局部变量表中的因为篇幅原因，this的位置也就是索引为0的变量槽没有展示出来。 

        补充说明：

        我们注意到bipush是将一个byte类型的数据push到操作数栈中基于int类型进行存储，还有sipush，这个字节码指令的含义是将short类型的数据push到操作数栈中基于int类型进行存储。

        如果方法有返回值，那么最终的字节码指令将由return会变成ireturn。也就是将值做了一个返回，这个栈帧就结束了，另外一个调用此方法的栈帧会立即调用一个aload_x这样的一个操作，将上一个方法的返回值加载到此栈帧的操作数栈中。

    public int getSum(){int m = 10;int n = 20;int k = m+n;return k;}public void testGetSum(){//aload_0获取上一个栈帧返回的结果，并保存在操作数栈中。int i = getSum();int j = 10;}

2：面试题

        i++ 和 ++j的区别是什么？

       此问题，后续我们在字节码文章中会跟大家进行探讨