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Java字节码深入解析

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一:Java字节代码的组织形式

类文件{

OxCAFEBABE,小版本号,大版本号,常量池大小,常量池数组,访问控制标记,当前类信息,父类信息,实现的接口个数,实现的接口信息数组,域个数,域信息数组,方法个数,方法信息数组,属性个数,属性信息数组

}

二:查看方法 --- javap命令

例子:有一个Java类Demo.java

  1. public class Demo { 
  2.     private String str1; 
  3.     private String str2; 
  4.     private int num1; 
  5.     private int num2; 
  6.     public static final String STATIC_DATA = "hello world"
  7.      
  8.     private void sayHello1(){ 
  9.         System.out.println("this is method1..."); 
  10.     } 
  11.     private void sayHello2(){ 
  12.         System.out.println("this is method2..."); 
  13.     } 
  14.     public void sayHello3(){ 
  15.         System.out.println("this is method3..."); 
  16.     } 

通过jdk自带的反编译工具命令 javap 可以查看class文件的字节码信息

D:\>javap -verbose Demo >> Demo.txt

Demo.txt:

  1. Compiled from "Demo.java" 
  2. public class Demo extends java.lang.Object 
  3.   SourceFile: "Demo.java" 
  4.   minor version: 0 
  5.   major version: 49   
  6.   
  7.   Constant pool: 
  8. const #1 = class      #2;   //  Demo 
  9. const #2 = Asciz     Demo; 
  10. const #3 = class      #4;   //  java/lang/Object 
  11. const #4 = Asciz     java/lang/Object; 
  12. const #5 = Asciz     str1; 
  13. const #6 = Asciz     Ljava/lang/String;; 
  14. const #7 = Asciz     str2; 
  15. const #8 = Asciz     num1; 
  16. const #9 = Asciz     I; 
  17. const #10 = Asciz   num2; 
  18. const #11 = Asciz   STATIC_DATA; 
  19. const #12 = Asciz   ConstantValue; 
  20. const #13 = String  #14//  hello world 
  21. const #14 = Asciz   hello world; 
  22. const #15 = Asciz   <init>; 
  23. const #16 = Asciz   ()V; 
  24. const #17 = Asciz   Code; 
  25. const #18 = Method       #3.#19;   //  java/lang/Object."<init>":()V 
  26. const #19 = NameAndType    #15:#16;//  "<init>":()V 
  27. const #20 = Asciz   LineNumberTable; 
  28. const #21 = Asciz   LocalVariableTable; 
  29. const #22 = Asciz   this
  30. const #23 = Asciz   LDemo;; 
  31. const #24 = Asciz   sayHello1; 
  32. const #25 = Field   #26.#28;  //  java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 
  33. const #26 = class    #27//  java/lang/System 
  34. const #27 = Asciz   java/lang/System; 
  35. const #28 = NameAndType    #29:#30;//  out:Ljava/io/PrintStream; 
  36. const #29 = Asciz   out; 
  37. const #30 = Asciz   Ljava/io/PrintStream;; 
  38. const #31 = String  #32//  this is method1... 
  39. const #32 = Asciz   this is method1...; 
  40. const #33 = Method       #34.#36;  //  java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 
  41. const #34 = class    #35//  java/io/PrintStream 
  42. const #35 = Asciz   java/io/PrintStream; 
  43. const #36 = NameAndType    #37:#38;//  println:(Ljava/lang/String;)V 
  44. const #37 = Asciz   println; 
  45. const #38 = Asciz   (Ljava/lang/String;)V; 
  46. const #39 = Asciz   sayHello2; 
  47. const #40 = String  #41//  this is method2... 
  48. const #41 = Asciz   this is method2...; 
  49. const #42 = Asciz   sayHello3; 
  50. const #43 = String  #44//  this is method3... 
  51. const #44 = Asciz   this is method3...; 
  52. const #45 = Asciz   SourceFile; 
  53. const #46 = Asciz   Demo.java; 
  54.   
  55. public static final java.lang.String STATIC_DATA; 
  56.   Constant value: String hello world 
  57. public Demo(); 
  58.   Code: 
  59.    Stack=1, Locals=1, Args_size=1 
  60.    0:      aload_0 
  61.    1:      invokespecial  #18//Method java/lang/Object."<init>":()V 
  62.    4:      return 
  63.   LineNumberTable: 
  64.    line 20 
  65.   LocalVariableTable: 
  66.    Start  Length  Slot  Name   Signature 
  67.    0      5      0    this       LDemo; 
  68.   
  69. public void sayHello3(); 
  70.   Code: 
  71.    Stack=2, Locals=1, Args_size=1 
  72.    0:      getstatic   #25//Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 
  73.    3:      ldc   #43//String this is method3... 
  74.    5:      invokevirtual  #33//Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 
  75.    8:      return 
  76.   LineNumberTable: 
  77.    line 170 
  78.    line 188 
  79.   LocalVariableTable: 
  80.    Start  Length  Slot  Name   Signature 
  81.    0      9      0    this       LDemo; 

解析:

1.版本号 major version: 49 //java版本 jdk1.6显示的是50, jdk1.5显示的是49,jdk1.4显示的是58 , 高版本能执行低版本的class文件

2.常量池Constant pool

Method:方法

Field:字段

String:字符串

Asciz:签名如<init>由jvm调用,其他是不能够去调用它的

NameAndType:变量名的类型

Class:类

通过字节码,我们可以看到Demo类 继承于java.lang.Object,如果类中没有显式声明构造函数的话,编译器会插入一个缺省无参的构造函数(构造函数在JVM级别是显示成<init>的普通函数)。

三:检测代码的效率问题

学习Java的过程中,都会了解到字符串合并时要用到StringBuffer 来代替String,那下面就来通过Java字节码来验证两种方式的效率性。

例子:一个Java类 TestString.java

  1. <strong>public class TestString { 
  2.     public String testString(String str1, String str2){ 
  3.        return str1 + str2; 
  4.     } 
  5.     public String testStringBuffer(StringBuffer sb, String str){ 
  6.        return sb.append(str).toString(); 
  7.     } 
  8.  </strong> 

javap –c TestString 后字节码信息:

  1. Compiled from "TestString.java" 
  2. public class TestString extends java.lang.Object{ 
  3. public TestString(); 
  4.   Code: 
  5.    0:      aload_0 
  6.    1:      invokespecial  #8//Method java/lang/Object."<init>":()V 
  7.    4:      return 
  8.   
  9. public java.lang.String testString(java.lang.String, java.lang.String); 
  10.   Code: 
  11.    0:      new #16//class java/lang/StringBuilder 
  12.    3:      dup 
  13.    4:      aload_1 
  14.    5:      invokestatic    #18//Method java/lang/String.valueOf:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String; 
  15.    8:      invokespecial  #24//Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/String;)V 
  16.    11:     aload_2 
  17.    12:    invokevirtual  #27//Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
  18.    15:    invokevirtual  #31//Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 
  19.    18:    areturn 
  20.   
  21. public java.lang.String testStringBuffer(java.lang.StringBuffer, java.lang.String); 
  22.   Code: 
  23.    0:      aload_1 
  24.    1:      aload_2 
  25.    2:      invokevirtual  #40//Method java/lang/StringBuffer.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuffer; 
  26.    5:      invokevirtual  #45//Method java/lang/StringBuffer.toString:()Ljava/lang/String; 
  27.    8:      areturn 

从上面编译后的字节码信息可以看出来,方法testString 调用了五个方法:new 、invokestatic 、invokespecial 和两个invokevirtual ; 而testStringBuffer 方法只调用了两个invokevirtual 方法。第一个方法比第二个方法多做了好多工作,其效率当然是要低的。而且我们从java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

可以看出来其实对于String字符串合并,内部还是转化为StringBuilder的方法调用,这是因为String是长度不可变的,所以不如直接采用StringBuilder(与StringBuffer 长度都是可变的,只不过前者是非线程安全,后者是线程安全)进行字符串合并。

原文链接:http://15838341661-139-com.iteye.com/blog/1287866


本文地址http://www.chengxuyuans.com/javabase/33699.html

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