一段java代碼是如何執行的

1. 編譯成class

眾所周知，java代碼是不能直接在jvm上執行的，執行的是class文件，將java代碼編程class文件，需要編譯

常用的編譯方法是：javac xxx.java

但目前常見的java編輯工具，如eclipse和ideal都自帶自動編譯動能

2. jvm的構成

讓我們回憶一下jvm的構成：

主題上分為五個部分：

方法區，本地方法棧，java堆，java棧，程序計數器

其中，java棧，本地方法棧，程序計數器為線程私有，其余為線程共享

那么，方法在哪個地方執行呢？

java棧。

棧的遵循的方式是先進后出，java棧中方法的執行也遵循此規律，方法執行的步驟又稱為棧幀。

3. 方法的順序執行和棧幀

上代碼：

-Java 代碼

public class Main { public static void a(){ b(); } public static void b(){ c(); } public static void c(){ System.out.println("Hello world!"); } public static void main(String[] args) { a(); } }

上面是一段很簡單的代碼，主體上就是：

（1）一個Main類

（2）上面定義了一個main方法

（3）該main方法調用了靜態方法a

（4）方法a調用方法b

（5）方法b調用方法c

（6）方法c打印了“Hello world！”

前文說過，java定義的非本地方法都是在java棧內執行的，一方法一棧幀

所以假設

mian方法對應棧幀m

a方法對應棧幀a

b方法對應棧幀b

c方法對應棧幀c

根據方法的調用，入棧順序為：m，a，b，c

所以，棧幀出棧（即方法執行）順序為：c，b，a，m

4. class文件反編譯過后的樣子

上一節，方法或棧幀在java棧的執行順序

但在方法體內的內容是怎么執行的呢。

前文提到，jvm執行的是class文件，而class文件內是什么？

class文件內是一組指令集。

如何證明呢，還是再看一段代碼。

-Java 代碼

public class Calculator{ public int add(){ int n = 10; int m = 20; int r = n + m; return r; } public static void main(String[] args) { Calculator calculator = new Calculator(); int a = calculator.add(); System.out.println(a); } }

如上代碼，實現的功能是：

（1）定義兩個變量，相加

（2）main方法new對象，調用方法

但，class文件是不可以直接查看的。

我們可以采用反編譯的方法，反編譯命令：、

javap -c xxx.class

上述文件反編譯后的樣子如下：

每個方法下面的Code，都是一組指令集。

5. 指令集詳解

在討論指令集之前，首先要講一個概念，那就是對棧幀進一步拆分。

棧幀一共分為四個部分：局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法返回地址

其中，局部變量表和操作數棧是最重要的兩個部分

局部變量表存放在方法中定義的局部變量

操作數棧相當于jvm的一個緩存

所有的操作都必須在此處進行

所有的變量都必須加載到操作數棧才能被使用

所以，所謂指令，就是在局部變量表和操作數棧來回倒騰的過程。

下面對指令進行分類講解：

（1）入棧指令

整型入棧指令：

取值-1~5采用iconst指令;

取值-128~127采用bipush指令;

取值-32768~32767采用sipush指令;

取值-2147483648~2147483647采用ldc指令。

非整型入棧指令：

float，String類型也使用ldc指令

double和long類型使用ldc_2w

boolean類型視作0和1

null的入棧指令為：aconst_null

（2）存儲指令

將操作數棧中的常量保存在局部變量表中的某個位置

如：

istore_1：將上面入棧的整型常量保存在局部變量表中的第1個位置

fstore_2：將上面入棧的浮點常量保存在局部變量表中的第2個位置

dstore_10:將上面入棧的雙浮點常量保存在局部變量表中的第10個位置

lstore_20:將上面入棧的長整常量保存在局部變量表中的第20個位置

astore_100:將上面入棧的引用常量保存在局部變量表中的第100個位置

（3）變量入棧指令

iload_1：局部變量表中的第1個位置的整型變量入棧

fload_2：局部變量表中的第1個位置的浮點型變量入棧

dload_10:局部變量表中的第1個位置的雙浮點型變量入棧

lload_20:局部變量表中的第1個位置的長整型變量入棧

aload_100:局部變量表中的第100個位置的引用型變量入棧

（4）計算指令

加：iadd、ladd、fadd、dadd

減：isub、lsub、fsub、dsub

乘：imul、lmul、fmul、dmul

除：idiv、ldiv、fdiv、ddiv

注意：棧頂計算，一次只能計算一個表達式

Java JVM

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