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Java字节码揭秘——第四部分

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http://blog.csdn.net/BU_BetterYou/archive/2008/06/19/2564105.aspx

 

 

实践中的 Java 字节码

Java 字节码有了一定了解之后,我们可以来看看一些常用的和熟悉的 Java 语言的内容是如何与字节码映射的,也可以获得一些 Java 实现的细节内容。
 
Java 5 :自动封装 (autoboxing)
Java 5 版本的一个新特性是自动封装 (autoboxing) ,基础数据类型因语义环境的需要能转换成为对象类型,例如:

public class Autoboxing

{

        public static void main(String[] args)

        {

               int x = 5;

               java.util.ArrayList al = new java.util.ArrayList();

               al.add(x);

        }

}
 
Java 5 之前,这样的写法是错误的,因为 x 并不是对象。在 Java 5 下,编译后的字节码如下:
0: iconst_5

1: istore_1

2: new #2; //class java/util/ArrayList

5: dup

6: invokespecial #3; //Method java/util/ArrayList."<init>":()V

9: astore_2

10: aload_2

11: iload_1

12: invokestatic #4; //Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

15: invokevirtual #5; //Method java/util/ArrayList.add:(Ljava/lang/Object;)Z

18: pop

19: return
 
编号为 0 的行将整数常量 5 推送至堆栈,编号为 1 的行将堆栈顶端的 5 存储至第一个本地分片中。接下来,有四个操作符指令, new/dup/invokespecial/astore ,是通常用来新创建对象并存储在本地变量中的做法。接下来,在编号为 10 的行,将 ArrayList 的引用推送至堆栈,然后再将 x 本地的值推送至堆栈。编号为 12 的行我们看到 Java 调用了静态的 Integer.valueOf 方法,它需要一个单独的堆栈分片,并消费整数值 5 ,然后将包含着 5 Integer 对象推送到位。然后,这个对象就成为了 add 方法的参数,调用 add 方法就消费了 Integer ArrayList 的引用,并将 add 方法的返回值推送回堆栈。
 
内部类 (Inner Class)
JDK 1.1 发布时, Sun 引入了内部类,支持创建与外部类有着特殊的私有可见关系的嵌套类。 JVM 并未引入像 C++ 那样的 friend 功能,这就有点让 Java 使用者有个疑惑:在 JVM 本身强迫私有访问性时,而且把内部类看作跟其他类一样, Java 如何对类的访问进行授权?
 
在下面这个例子中,内部类显然可以访问外部类的 data 私有属性:
class Outer

{

        private int data = 12;

        public Inner getInner()

        {

               return new Inner();

        }

        public class Inner

        {

               public int getData()

               {

                       return data;

               }

        }

}

 

public class NestedFun

{

        public static void main(String[] args)

        {

               Outer o = new Outer();

               Outer.Inner i = o.getInner();

               System.out.println(i.getData());

               // prints 12; how?

        }

}
 
对于这段代码,编译器如何进行工作呢?我们从 NestedFun.main(String[]) 开始看字节码:
public static void main(java.lang.String[]);

        Code:

               Stack=2, Locals=3, Args_size=1

               0: new #2; //class Outer

               3: dup

               4: invokespecial #3; //Method Outer."<init>":()V

               7: astore_1

               8: aload_1

               9: invokevirtual #4; //Method Outer.getInner:()LOuter$Inner;

               12: astore_2

               13: getstatic #5; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

               16: aload_2

               17: invokevirtual #6; //Method Outer$Inner.getData:()I

               20: invokevirtual #7; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V

               23: return
 
这段字节码还是比较直接的: Java 使用了常用的 new/dup/invokespecial/astore 组合来创建 Outer 的实例,对 Outer.getInner() getData() 的调用,其中对 getData() 调用的返回值直接传入了 println() 方法 ( 注意,编译器选择先获取 System.out ,然后再是 getData() ,所以才能保证执行堆栈的位置顺序正确 ) 。这一段基本没啥,我们再来看 Outer.Inner.getDate() 方法:
public class Outer$Inner extends java.lang.Object

        SourceFile: "NestedFun.java"

        InnerClass:

               public #21= #4 of #18; //Inner=class Outer$Inner of class Outer

        minor version: 0

        major version: 50

        Constant pool: (snipped)

 

{

final Outer this$0;

 

public Outer$Inner(Outer);

        Code:

               Stack=2, Locals=2, Args_size=2

               0: aload_0

               1: aload_1

               2: putfield #1; //Field this$0:LOuter;

               5: aload_0

               6: invokespecial #2; //Method java/lang/Object."<init>":()V

               9: return

 

public int getData();

        Code:

               Stack=1, Locals=1, Args_size=1

               0: aload_0

               1: getfield #1; //Field this$0:LOuter;

               4: invokestatic #3; //Method Outer.access$000:(LOuter;)I

               7: ireturn

}
 
这是去掉了一些输出后的结果,以便阅读。首先,我们看到了在 Java 规范中的“ outer this ”引用被显式加入内部类中作为一个属性,名为“ this$0 ”,并标记为 final 。其次,编译器也生成了内部类的构造函数,用一个外部类的引用为“ outer this ”赋值,所以我们可以假定在外部类的 getInner() 方法中的 new Inner() 会用到本构造函数。第三,在内部类的 getData() 方法上,访问了一个外部类的静态方法叫“ access$000 ”,来获取数据。
 
紧接着,我们可以看看外部类。
class Outer extends java.lang.Object{

private int data;

 

Outer();

        Code:

               0: aload_0

               1: invokespecial #2; //Method java/lang/Object."<init>":()V

               4: aload_0

               5: bipush 12

                7: putfield #1; //Field data:I

               10: return

 

public Outer$Inner getInner();

        Code:

               0: new #3; //class Outer$Inner

               3: dup

               4: aload_0

               5: invokespecial #4; //Method Outer$Inner."<init>":(LOuter;)V

               8: areturn

 

static int access$000(Outer);

        Code:

               0: aload_0

               1: getfield #1; //Field data:I

               4: ireturn

}
 
我们可以看见编译器生成了一个静态方法专为访问 data 开了个口子,不过“ access$000 ”是包内私有的,也就是说在同包内的类才能访问该方法。

 

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