我们在写java程序的时候会进行各种方法调用,虚拟机在执行这些调用的时候会用到不同的字节码指令,共有如下五种:
1. invokespecial:调用私有实例方法; 2. invokestatic:调用静态方法; 3. invokevirtual:调用实例方法; 4. invokeinterface:调用接口方法; 5. invokedynamic:调用动态方法; 这里我们通过一个实例将这些方法调用的字节码指令逐个列出。 实例共两个java文件,一个是接口另一个是类,先看接口源码,很简单只有一个方法声明: package com.bolingcavalry;public interface Action { void doAction(); }
接下来的类实现了这个接口,而且还有自己的共有、私有、静态方法: package com.bolingcavalry;public class Test001 implements Action{ private int add(int a, int b){ return a b; }
public String getValue(int a, int b){ return String.valueOf(add(a,b)); }
public static void output(String str){ System.out.println(str); }
@Override public void doAction() { System.out.println('123'); }
public static void main(String[] args){ Test001 t = new Test001(); Action a = t; String str = t.getValue(1,2); t.output(str); t.doAction(); a.doAction(); }
public void createThread(){ Runnable r = () -> System.out.println('123'); } }
小结一下,Test001的代码中主要的方法如下: 1. 一个私有方法add; 2. 一个公有方法getValue,里面调用了add方法; 3. 一个静态方法output; 4. 实现接口定义的doAction; 5. 一个公有方法,里面使用了lambda表达式; 6. main方法中,创建对象,调用getValue,output,doAction; 接下来我们通过javac命令或者ide工具得到Action.class和Test001.class文件,如果是用intellij idea,可以先把Test001运行一遍,然后在工程目录下找到out文件夹,打开后里面是production文件夹,再进去就能找到对应的package和class文件了,如下图: 打开命令行,在Test001.class目录下执行javap -c Test001.class ,就可以对class文件进行反汇编,得到结果如下: Compiled from 'Test001.java'public class com.bolingcavalry.Test001 implements com.bolingcavalry.Action { public com.bolingcavalry.Test001(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 4: return
public java.lang.String getValue(int, int); Code: 0: aload_0 1: iload_1 2: iload_2 3: invokespecial #2 6: invokestatic #3 9: areturn
public static void output(java.lang.String); Code: 0: getstatic #4 3: aload_0 4: invokevirtual #5 7: return
public void doAction(); Code: 0: getstatic #4 3: ldc #6 5: invokevirtual #5 8: return
public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #7 3: dup 4: invokespecial #8 7: astore_1 8: aload_1 9: astore_2 10: aload_1 11: iconst_1 12: iconst_2 13: invokevirtual #9 16: astore_3 17: aload_1 18: pop 19: aload_3 20: invokestatic #10 23: aload_1 24: invokevirtual #11 27: aload_2 28: invokeinterface #12, 1 33: returnpublic void createThread(); Code: 0: invokedynamic #13, 0 5: astore_1 6: return}
现在我们可以对比反汇编结果来学习字节码的用法了: invokespecial:调用私有实例方法getValue()方法中调用了私有实例方法add(int a, int b),反编译结果如下所示,注意编号为3的那一行: public java.lang.String getValue(int, int); Code: 0: aload_0 1: iload_1 2: iload_2 3: invokespecial #2 6: invokestatic #3 9: areturn
可见私有实例方法的调用是通过invokespecial指令来实现的; invokestatic:调用静态方法getValue()方法中,调用了静态方法String.valueOf(),反编译结果如下所示,注意编号为6的那一行: public java.lang.String getValue(int, int); Code: 0: aload_0 1: iload_1 2: iload_2 3: invokespecial #2 6: invokestatic #3 9: areturn
可见静态方法的调用是通过invokestatic指令来实现的; invokevirtual:调用实例方法在main()方法中,调用了t.getValue(1,2)方法,反编译结果如下所示,注意编号为13的那一行: public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #7 3: dup 4: invokespecial #8 7: astore_1 8: aload_1 9: astore_2 10: aload_1 11: iconst_1 12: iconst_2 13: invokevirtual #9 16: astore_3 17: aload_1 18: pop 19: aload_3 20: invokestatic #10 23: aload_1 24: invokevirtual #11 27: aload_2 28: invokeinterface #12, 1 33: return}
可见调用一个实例的方法的时候,通过invokevirtual指令来实现的; invokeinterface:调用接口方法在main()方法中,我们声明了接口Action a,然后调用了a.doAction(),反编译结果如下所示,注意编号为28的那一行: public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #7 3: dup 4: invokespecial #8 7: astore_1 8: aload_1 9: astore_2 10: aload_1 11: iconst_1 12: iconst_2 13: invokevirtual #9 16: astore_3 17: aload_1 18: pop 19: aload_3 20: invokestatic #10 23: aload_1 24: invokevirtual #11 27: aload_2 28: invokeinterface #12, 1 33: return}
可见调用一个接口的方法是通过invokeinterface指令来实现的; 其实t.doAction()和a.doAction()最终都是调用Test001的实例的doAction,但是t的声明是类,a的声明是接口,所以两者的调用指令是不同的; invokedynamic:调用动态方法在main()方法中,我们声明了一个lambda() -> System.out.println(“123”),反编译的结果如下: 0: invokedynamic #13, 0 5: astore_1 6: return 1
可见lambda表达式对应的实际上是一个invokedynamic调用,具体的调用内容,可以用Bytecode viewer这个工具来打开Test001.class再研究,由于反编译后得到invokedynamic的操作数是#13,我们先去常量池看看13对应的内容: 是个Name and type和Bootstrap method,再细看Bootstrap method的操作数,如下图: 是个MethodHandler的引用,指向了用户实现的lambda方法; 以上就是五种方法调用的字节码指令的简单介绍,实际上每个指令背后都对应着更复杂的调用和操作,有兴趣的读者可以通过虚拟机相关的书籍和资料继续深入学习。
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