jvm理论-字节码指令
Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码，Opcode）以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数（称为操作数，Operands）而构成。
基本数据类型
1、除了long和double类型外，每个变量都占局部变量区中的一个变量槽(slot)，而long及double会占用两个连续的变量槽。
2、大多数对于boolean、byte、short和char类型数据的操作，都使用相应的int类型作为运算类型。
加载和存储指令
1、将一个局部变量加载到操作栈：iload、iload_＜n＞、lload、lload_＜n＞、fload、fload_＜n＞、dload、dload_＜n＞、aload、aload_＜n＞。
2、将一个数值从操作数栈存储到局部变量表：istore、istore_＜n＞、lstore、lstore_＜n＞、fstore、fstore_＜n＞、dstore、dstore_＜n＞、astore、astore_＜n＞。
3、将一个常量加载到操作数栈：bipush、sipush、ldc、ldc_w、ldc2_w、aconst_null、iconst_m1、iconst_＜i＞、lconst_＜l＞、fconst_＜f＞、dconst_＜d＞。
4、扩充局部变量表的访问索引的指令：wide。
_＜n＞:_0、_1、_2、_3，
存储数据的操作数栈和局部变量表主要就是由加载和存储指令进行操作，除此之外，还有少量指令，如访问对象的字段或数组元素的指令也会向操作数栈传输数据。
运算指令
1、运算或算术指令用于对两个操作数栈上的值进行某种特定运算，并把结果重新存入到操作栈顶。
2、算术指令分为两种：整型运算的指令和浮点型运算的指令。
3、无论是哪种算术指令，都使用Java虚拟机的数据类型，由于没有直接支持byte、short、char和boolean类型的算术指令，使用操作int类型的指令代替。
加法指令：iadd、ladd、fadd、dadd。
减法指令：isub、lsub、fsub、dsub。
乘法指令：imul、lmul、fmul、dmul。
除法指令：idiv、ldiv、fdiv、ddiv。
求余指令：irem、lrem、frem、drem。
取反指令：ineg、lneg、fneg、dneg。
位移指令：ishl、ishr、iushr、lshl、lshr、lushr。
按位或指令：ior、lor。
按位与指令：iand、land。
按位异或指令：ixor、lxor。
局部变量自增指令：iinc。
比较指令：dcmpg、dcmpl、fcmpg、fcmpl、lcmp。
类型转换指令
1、类型转换指令可以将两种不同的数值类型进行相互转换。
2、这些转换操作一般用于实现用户代码中的显式类型转换操作，或者用来处理字节码指令集中数据类型相关指令无法与数据类型一一对应的问题。
宽化类型转换
int类型到long、float或者double类型。
long类型到float、double类型。
float类型到double类型。
i2l、f2b、l2f、l2d、f2d。
窄化类型转换
i2b、i2c、i2s、l2i、f2i、f2l、d2i、d2l和d2f。
对象创建与访问指令
创建类实例的指令：new。
创建数组的指令：newarray、anewarray、multianewarray。
访问类字段（static字段，或者称为类变量）和实例字段（非static字段，或者称为实例变量）的指令：getfield、putfield、getstatic、putstatic。
把一个数组元素加载到操作数栈的指令：baload、caload、saload、iaload、laload、faload、daload、aaload。
将一个操作数栈的值存储到数组元素中的指令：bastore、castore、sastore、iastore、fastore、dastore、aastore。
取数组长度的指令：arraylength。
检查类实例类型的指令：instanceof、checkcast。
操作数栈管理指令
直接操作操作数栈的指令：
将操作数栈的栈顶一个或两个元素出栈：pop、pop2。
复制栈顶一个或两个数值并将复制值或双份的复制值重新压入栈顶：dup、dup2、dup_x1、dup2_x1、dup_x2、dup2_x2。
将栈最顶端的两个数值互换：swap。
控制转移指令
1、控制转移指令可以让Java虚拟机有条件或无条件地从指定的位置指令而不是控制转移指令的下一条指令继续执行程序。
2、从概念模型上理解，可以认为控制转移指令就是在有条件或无条件地修改PC寄存器的值。
条件分支：ifeq、iflt、ifle、ifne、ifgt、ifge、ifnull、ifnonnull、if_icmpeq、if_icmpne、if_icmplt、if_icmpgt、if_icmple、if_icmpge、if_acmpeq和if_acmpne。
复合条件分支：tableswitch、lookupswitch。
无条件分支：goto、goto_w、jsr、jsr_w、ret。
在Java虚拟机中有专门的指令集用来处理int和reference类型的条件分支比较操作，为了可以无须明显标识一个实体值是否null，也有专门的指令用来检测null值。
方法调用和返回指令
invokevirtual 指令用于调用对象的实例方法，根据对象的实际类型进行分派（虚方法分派），这也是Java语言中最常见的方法分派方式。
invokeinterface 指令用于调用接口方法，它会在运行时搜索一个实现了这个接口方法的对象，找出适合的方法进行调用。
invokespecial 指令用于调用一些需要特殊处理的实例方法，包括实例初始化（＜init＞）方法、私有方法和父类方法。
invokestatic 调用静态方法（static方法）。
invokedynamic 指令用于在运行时动态解析出调用点限定符所引用的方法，并执行该方法，前面4条调用指令的分派逻辑都固化在Java虚拟机内部，而invokedynamic指令的分派逻辑是由用户所设定的引导方法决定的。
方法调用指令与数据类型无关，而方法返回指令是根据返回值的类型区分的，包括ireturn（当返回值是boolean、byte、char、short和int类型时使用）、lreturn、freturn、dreturn和areturn，另外还有一条return指令供声明为void的方法、实例初始化方法以及类和接口的类初始化方法使用。
关于方法调用
1、Class文件的编译过程中不包含传统编译中的连接步骤，所有方法调用中的目标方法在Class文件里面都是一个常量池中的符号引用，而不是方法在实际运行时内存布局中的入口地址。
2、在类加载的解析阶段，会将其中的一部分符号引用转化为直接引用，这类方法（编译期可知，运行期不可变）的调用称为解析（Resolution）。
主要包括静态方法和私有方法两大类，前者与类型直接关联，后者在外部不可被访问，这两种方法各自的特点决定了它们都不可能通过继承或别的方式重写其他版本，因此它们都适合在类加载阶段进行解析。
3、只要能被invokestatic和invokespecial指令调用的方法，都可以在解析阶段中确定唯一的调用版本，符合这个条件的有静态方法、私有方法、实例构造器、父类方法4类，它们在类加载的时候就会把符号引用解析为该方法的直接引用。
关于分派调用
1、静态分派 - 方法重载
/*方法静态分派演示
*/
public class StaticDispatch{
static abstract class Human{
}
static class Man extends Human{
}
static class Woman extends Human{
}
public void sayHello(Human guy){
System.out.println("hello,guy！");
}
public void sayHello(Man guy){
System.out.println("hello,gentleman！");
}
public void sayHello(Woman guy){
System.out.println("hello,lady！");
}
public static void main(String[]args){
Human man=new Man();
Human woman=new Woman();
StaticDispatch sr=new StaticDispatch();
sr.sayHello(man);
sr.sayHello(woman);
}
}
两次输出都是 hello,guy！
2、动态分派 - 方法重写
public class DynamicDispatch{
static abstract class Human{
protected abstract void sayHello();
}
static class Man extends Human{
@Override
protected void sayHello(){
System.out.println("man say hello");
}
}
static class Woman extends Human{
@Override
protected void sayHello(){
System.out.println("woman say hello");
}
}
public static void main(String[]args){
Human man=new Man();
Human woman=new Woman();
man.sayHello();
woman.sayHello();
man=new Woman();
man.sayHello();
}
}
man say hello
woman say hello
woman say hello
3、单分配、多分配
/**
*单分派、多分派演示
*/
public class Dispatch{
static class QQ{}
static class _360{} public static class Father{
public void hardChoice(QQ arg){
System.out.println("father choose qq");
}
public void hardChoice(_360 arg){
System.out.println("father choose 360");
}
} public static class Son extends Father{
public void hardChoice(QQ arg){
System.out.println("son choose qq");
}
public void hardChoice(_360 arg){
System.out.println("son choose 360");
}
} public static void main(String[]args){
Father father=new Father();
Father son=new Son();
father.hardChoice(new _360());
son.hardChoice(new QQ());
}
}
father choose 360
son choose qq
4、动态语言支持
动态类型语言的关键特征是它的类型检查的主体过程是在运行期而不是编译期。
异常处理指令
在Java程序中显式抛出异常的操作（throw语句）都由athrow指令来实现，除了用throw语句显式抛出异常情况之外，Java虚拟机规范还规定了许多运行时异常会在其他Java虚拟机指令检测到异常状况时自动抛出。
例如，在整数运算中，当除数为零时，虚拟机会在idiv或ldiv指令中抛出ArithmeticException异常。
而在Java虚拟机中，处理异常（catch语句）不是由字节码指令来实现的（很久之前曾经使用jsr和ret指令来实现，现在已经不用了），而是采用异常表来完成的。
同步指令
Java虚拟机可以支持方法级的同步和方法内部一段指令序列的同步，这两种同步结构都是使用管程（Monitor）来支持的。
方法级同步
方法级的同步是隐式的，即无须通过字节码指令来控制
它实现在方法调用和返回操作之中。虚拟机可以从方法常量池的方法表结构中的ACC_SYNCHRONIZED访问标志得知一个方法是否声明为同步方法。当方法调用时，调用指令将会检查方法的ACC_SYNCHRONIZED访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程就要求先成功持有管程，然后才能执行方法，最后当方法完成（无论是正常完成还是非正常完成）时释放管程。在方法执行期间，执行线程持有了管程，其他任何线程都无法再获取到同一个管程。如果一个同步方法执行期间抛出了异常，并且在方法内部无法处理此异常，那么这个同步方法所持有的管程将在异常抛到同步方法之外时自动释放。
方法内部一段指令序列的同步
同步一段指令集序列通常是由Java语言中的synchronized语句块来表示的，Java虚拟机的指令集中有monitorenter和monitorexit两条指令来支持synchronized关键字的语义，正确实现synchronized关键字需要Javac编译器与Java虚拟机两者共同协作支持。
参考：
http://ifeve.com/javacode2bytecode/
http://ifeve.com/javacode2bytecode2/
http://ifeve.com/java-code-to-byte-code-3/
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