`
deepinmind
  • 浏览: 451430 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 北京
博客专栏
1dc14e59-7bdf-33ab-841a-02d087aed982
Java函数式编程
浏览量:41621
社区版块
存档分类
最新评论

Java字节码浅析(三)循环语句

阅读更多

从Java7开始,switch语句增加了对String类型的支持。不过字节码中的switch指令还是只支持int类型,并没有增加对其它类型的支持。事实上switch语句对String的支持是分成两个步骤来完成的。首先,将每个case语句里的值的hashCode和操作数栈顶的值(译注:也就是switch里面的那个值,这个值会先压入栈顶)进行比较。这个可以通过lookupswitch或者是tableswitch指令来完成。结果会路由到某个分支上,然后调用String.equlals来判断是否确实匹配。最后根据equals返回的结果,再用一个tableswitch指令来路由到具体的case分支上去执行。

public int simpleSwitch(String stringOne) {
    switch (stringOne) {
        case "a":
            return 0;
        case "b":
            return 2;
        case "c":
            return 3;
        default:
            return 4;
    }
}


这个字符串的switch语句会生成下面的字节码:

 0: aload_1
 1: astore_2
 2: iconst_m1
 3: istore_3
 4: aload_2
 5: invokevirtual #2                  // Method java/lang/String.hashCode:()I
 8: tableswitch   {
         default: 75
             min: 97
             max: 99
              97: 36
              98: 50
              99: 64
       }
36: aload_2
37: ldc           #3                  // String a
39: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
42: ifeq          75
45: iconst_0
46: istore_3
47: goto          75
50: aload_2
51: ldc           #5                  // String b
53: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
56: ifeq          75
59: iconst_1
60: istore_3
61: goto          75
64: aload_2
65: ldc           #6                  // String c
67: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
70: ifeq          75
73: iconst_2
74: istore_3
75: iload_3
76: tableswitch   {
         default: 110
             min: 0
             max: 2
               0: 104
               1: 106
               2: 108
       }
104: iconst_0
105: ireturn
106: iconst_2
107: ireturn
108: iconst_3
109: ireturn
110: iconst_4
111: ireturn


这段字节码所在的class文件里面,会包含如下的一个常量池。关于常量池可以看下JVM内部细节中的_运行时常量池_一节。

Constant pool:
  #2 = Methodref          #25.#26        //  java/lang/String.hashCode:()I
  #3 = String             #27            //  a
  #4 = Methodref          #25.#28        //  java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
  #5 = String             #29            //  b
  #6 = String             #30            //  c

 #25 = Class              #33            //  java/lang/String
 #26 = NameAndType        #34:#35        //  hashCode:()I
 #27 = Utf8               a
 #28 = NameAndType        #36:#37        //  equals:(Ljava/lang/Object;)Z
 #29 = Utf8               b
 #30 = Utf8               c

 #33 = Utf8               java/lang/String
 #34 = Utf8               hashCode
 #35 = Utf8               ()I
 #36 = Utf8               equals
 #37 = Utf8               (Ljava/lang/Object;)Z


注意,在执行这个switch语句的时候,用到了两个tableswitch指令,同时还有数个invokevirtual指令,这个是用来调用String.equals()方法的。在下一篇文章中关于方法调用的那节,会详细介绍到这个invokevirtual指令。下图演示了输入为”b”的情况下,这个swith语句是如何执行的。



如果有几个分支的hashcode是一样的话,比如说“FB”和”Ea”,它们的hashCode都是28,得简单的调整下equals方法的处理流程来进行处理。在下面的这个例子中,34行处的字节码ifeg 42会跳转到另一个String.equals方法调用,而不是像前面那样执行lookupswitch指令,因为前面的那个例子中hashCode没有冲突。(译注:这里一般容易弄混淆,认为ifeq是字符串相等,为什么要跳到下一处继续比较字符串?其实ifeq是判断栈顶元素是否和0相等,而栈顶的值就是String.equals的返回值,而true,也就是相等,返回的是1,false返回的是0,因此ifeq为真的时候表明返回的是false,这会儿就应该继续进行下一个字符串的比较)

public int simpleSwitch(String stringOne) {
    switch (stringOne) {
        case "FB":
            return 0;
        case "Ea":
            return 2;
        default:
            return 4;
    }
}


这段代码会生成下面的字节码:

 0: aload_1
 1: astore_2
 2: iconst_m1
 3: istore_3
 4: aload_2
 5: invokevirtual #2                  // Method java/lang/String.hashCode:()I
 8: lookupswitch  {
         default: 53
           count: 1
            2236: 28
    }
28: aload_2
29: ldc           #3                  // String Ea
31: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
34: ifeq          42
37: iconst_1
38: istore_3
39: goto          53
42: aload_2
43: ldc           #5                  // String FB
45: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
48: ifeq          53
51: iconst_0
52: istore_3
53: iload_3
54: lookupswitch  {
         default: 84
           count: 2
               0: 80
               1: 82
    }
80: iconst_0
81: ireturn
82: iconst_2
83: ireturn
84: iconst_4
85: ireturn


循环语句

if-else和switch这些条件流程控制语句都是先通过一个指令比较两个值,然后跳转到某个分支去执行。

for循环和while循环这些语句也类似,只不过它们通常都包含一个goto指令,使得字节码能够循环执行。do-while循环则不需要goto指令,因为它们的条件判断指令是放在循环体的最后来执行。

有一些操作码能在单条指令内完成整数或者引用的比较,然后根据结果跳转到某个分支继续执行。而比较double,long,float这些类型则需要两条指令。首先会将两个值进行比较,然后根据结果把1,-1,0压入操作数栈中。然后再根据栈顶的值是大于小于或者等于0,来决定下一步要执行的指令的位置。这些指令在上一篇文章中有详细的介绍。

while循环

while循环包含条件跳转指令比如if_icmpge 或者if_icmplt(前面有介绍)以及goto指令。如果判断条件不满足的话,会跳转到循环体后的第一条指令继续执行,循环结束(译注:这里判断条件和代码中的正好相反,如代码中是i<2,字节码内是i>=2,从字节码的角度看,是满足条件后循环中止)。循环体的末尾是一条goto指令,它会跳转到循环开始的地方继续执行,直到分支跳转的条件满足才终止。


public void whileLoop() {
    int i = 0;
    while (i < 2) {
        i++;
    }
}



编译完后是:


0: iconst_0
1: istore_1
2: iload_1
3: iconst_2
4: if_icmpge 13
7: iinc 1, 1
10: goto 2
13: return



if_icmpge指令会判断局部变量区中的1号位的变量(也就是i,译注:局部变量区从0开始计数,第0位是this)是否大于等于2,如果不是继续执行,如果是的话跳转到13行处,结束循环。goto指令使得循环可以继续执行,直到条件判断为真,这个时候会跳转到紧挨着循环体后边的return指令处。iinc是少数的几条能直接更新局部变量区里的变量的指令之一,它不用把值压到操作数栈里面就能直接进行操作。这里iinc指令把第1个局部变量(译注:第0个是this)自增1。



for循环和while循环在字节码里的格式是一样的。这并不奇怪,因为每个while循环都可以很容易改写成一个for循环。比如上面的while循环就可以改写成下面的for循环,当然了它们输出的字节码也是一样的:


public void forLoop() {
    for(int i = 0; i < 2; i++) {

    }
}



do-while循环

do-while循环和for循环,while循环非常类似,除了一点,它是不需要goto指令的,因为条件跳转指令在循环体的末尾,可以用它来跳转回循环体的起始处。


public void doWhileLoop() {
    int i = 0;
    do {
        i++;
    } while (i < 2);
}



这会生成如下的字节码:


0: iconst_0
1: istore_1
2: iinc          1, 1
5: iload_1
6: iconst_2
7: if_icmplt    2
10: return





未完待续。

原创文章转载请注明出处:http://it.deepinmind.com

英文原文链接
5
3
分享到:
评论

相关推荐

    轻松看懂Java字节码.pdf

    标题《轻松看懂Java字节码.pdf》中隐藏的知识点是理解Java字节码的重要性及如何轻松掌握。描述中提到Java字节码是实现“一次编写,到处运行”(Write Once, Run Anywhere)这一Java承诺的核心技术之一。而标签“Java...

    java字节码加密

    Java字节码加密是保护Java应用程序源代码安全的重要技术手段,主要是为了防止恶意用户逆向工程分析、篡改或盗取程序的核心逻辑。在Java中,字节码(Bytecode)是程序经过编译后的中间表示,可以直接由Java虚拟机...

    Java字节码转换工具—Retrotranslator

    Java字节码转换工具Retrotranslator是一个用于解决软件兼容性问题的实用工具,尤其是在Java版本升级带来的不兼容性上。随着Java技术的不断迭代,新版本的特性常常不能在旧版本的JDK环境下运行,而Retrotranslator的...

    Java 字节码概述

    Java 字节码概述 Java 字节码是 Java 虚拟机(JVM)执行 Java 语言编译后的结果。Java 字节码是一种平台无关的中间形式,能够在不同的操作系统和硬件平台上运行。Java 字节码的执行是由 JVM 负责的,它将字节码翻译...

    class运行器v6(可以运行java字节码文件的工具 含代码)

    标题中的“class运行器v6”是一个用于执行Java字节码文件的应用程序,它允许用户在没有完整Java环境的情况下运行单个.class文件。这个工具可能是由开发者为了方便测试或教学目的而创建的,特别是对于那些不熟悉或者...

    Java字节码优化框架

    Java字节码优化框架,如Soot,是用于提升Java程序性能的重要工具。Soot作为一个独立的工具,能够对Java字节码进行优化和检查,同时也为开发者提供了一个框架,以便于在字节码级别设计和实现优化策略。这个框架支持...

    java字节码文件查看工具,查看class文件

    Java字节码文件查看工具,如JD-GUI,是开发者们深入理解Java应用程序内部机制的重要辅助工具。这类工具能够帮助我们查看并分析.class文件,这些文件是Java源代码经过编译后的二进制形式,包含了运行时所需的所有指令...

    java字节码编辑器

    Java字节码编辑器是一种工具,它允许开发者直接编辑Java程序编译后的`.class`文件,而不是反编译后再重新编译。这种编辑器对于理解、调试和优化Java代码非常有用,尤其是对于那些无法访问源代码或者需要进行底层操作...

    java字节码分析工具

    Java字节码分析工具,系统分析了java字节码文件,即java class类文件,对该文件中的各种成分以树的形式描述出来,只能针对未加密的class文件,一般由标准java编译器编译生成的class文件都未加密,该系统在vs2003下面...

    JAVA字节码JAVA字节码.doc

    Java 字节码编程 Java 字节码是 Java 程序的中间表示形式,它可以被 Java 虚拟机(JVM)解释执行。了解 Java 字节码可以帮助开发者更好地理解 Java 程序的执行机制,提高程序的执行效率和排除错误。 一、Java 类...

    java字节码.docx

    Java 字节码解读 Java 字节码是一种中间形式的代码,它是 Java 源代码编译后的结果。Java 字节码是平台独立的,可以在任何支持 Java 的设备上运行。Java 字节码的结构主要包括魔数、主版本号、次版本号、常量池、...

    Java字节码(.class文件)格式详解((转载)

    Java字节码是Java程序在运行时被JVM(Java虚拟机)解释执行的一种中间语言。每个Java类都由一个`.class`文件表示,其中包含了编译后的字节码指令。`.class`文件的结构非常严谨,它不仅包含了类的信息,如类名、方法...

    Java 字节码简单说明.zip

    Java字节码是Java编程语言的一个重要特性,它在Java程序执行过程中扮演着核心角色。本文将深入探讨Java字节码的基本概念、作用以及其在Java虚拟机(JVM)中的运行机制。 Java字节码是一种低级的、平台无关的指令集...

    从一个class文件深入理解Java字节码结构

    【Java字节码结构解析】 Java程序在执行时,首先需要通过Java编译器将源代码(.java文件)编译成二进制的字节码文件(.class文件),这些字节码由Java虚拟机(JVM)解析并执行。深入理解字节码结构有助于我们了解...

    javassist, Java字节码工程工具包.zip

    javassist, Java字节码工程工具包 Java字节码工程工具包 版本 3版权所有( C ) 1999 -2017按 Shigeru Chiba,保留所有权利。Javassist ( Java编程助手) 使Java字节码操作简单。 它是一个类库,用于在Java中编辑字节码

    JAVA字节码操作库 BCEL

    **JAVA字节码操作库 BCEL** BCEL(Byte Code Engineering Library)是Java开发的一个重要工具,主要用于处理Java字节码。它为开发者提供了一种深入理解与操作Java类文件的底层机制,允许分析、创建、修改和优化字节...

    java字节码文件反编译

    在反编译过程中,`jd-gui`会尝试解析这些字节码指令,将其转换为等效的Java源代码语句。这涉及到理解如`GETSTATIC`、`INVOKEVIRTUAL`这样的字节码操作符,以及它们如何映射到Java源代码中的方法调用和字段访问。由于...

    Java字节码执行的可并行性分析及方法.pdf

    三、Java字节码指令可并行执行的结论 通过分析依赖关系图,可以得出Java指令可并行执行的结论。Java字节码指令之间的依赖关系可以分为以下几种: * 依赖于操作数栈的指令 * 依赖于局部变量集的指令 * 依赖于其他...

    一种有效保护Java字节码的方法

    Java字节码保护方法知识点总结: 1. Java语言的安全性问题:Java程序的源代码首先被编译成字节码,再由Java虚拟机(JVM)执行。这种特性虽然方便了跨平台的运行,但同时也使得字节码文件相对容易被反编译,暴露出源...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics