使用javap深入理解Java整型常量和整型变量的区别

我下图代码第五行和第九行分别定义了一个整型变量和一个整型常量:

static final int number1 = 512;

static int number3 = 545;

Java程序员都知道两者的区别。

下面我们就用javap将.class文件反编译出来然后深入研究Java里整型变量和整型常量的区别。

使用命令行javap -c constant.ConstantFolding查看.class文件反编译出来的字节码:

结果:

这些字节码指令的说明,在wikipedia里有说明:

wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode_instruction_listings

咱们Java程序员不需要把它们都背下来,只需要把这个网页收藏起来,要用的时候当成字典来用就行:

sipush 545: 将整数545放置到栈上

putstatic #16:

将栈上的值545赋给当前类的静态字段里。

那么putstatic #16里的#16代表什么含义?

我们再用javap -v 参数反编译,就能看到这个类的常量池(Constant pool). 大家看下图蓝色高亮的一行:

constant/ConstantFolding.number3:I

说明#16代表类constant.ConstantFolding的成员number3,类型为I。

至此,这两行字节码指令联合起来,实际对应了我们写的Java代码:

static int number3 = 545;

我们继续分析javap反编译出来的字节码。

aload_0: 将序号为0的本地变量的引入加载到栈上

invokespecial: 调用对象实例上的成员方法,如果有返回值,方法的返回值存储到栈上。具体调用的方法由#标识,可在常量池中查询到对应的方法名。

ldc: 将常量池上代号为#<数字>的常量的值从常量池加载到栈上。

我们从下图的常量池列表能发现,序号为#29的常量318976正是整型常量number1(512)和整型常量(623)的积。由此可以看出, number1 * number2这个表达式,因为参与运算的两个操作数通过STATIC和FINAL修饰成为了整型常量,因此其积在编译期就能得到,所以编译器在编译时就计算出来,存储在变量池里,序号为#29。

那么整型变量做乘法运算,对应的字节码又是什么样的呢?

从下图序号为3的code开始:

getstatic #16: 将类的静态成员#16加载到栈上。#16对应的成员为number3,值为545。

getstatic #18: 将类的静态成员#18加载到栈上。#18对应的成员为number4,值为619。

imul: 执行栈上两个整数的乘法运算。

istore_2: 将结果保存到局部变量2里。

此时,我们Java代码里的int product2 = number3 * number4就执行完了。

大家看到的剩下的蓝色字节码,都对应了下面这行打印语句。

System.out.println("Value: " + product1 + " , " + product2);

从这些字节码也能看出,Java里我们直接用加号进行字符串拼接操作,Java编译器在编译时,自动使用了StringBuilder进行优化。

既然整型变量的乘积需要打印出来,因此字节码的iload_2将之前用istore_2保存在局部变量2中的计算结果又加载到栈上,这样乘积结果最后就能输出了。

希望通过这个简单的例子,大家能学会用javap去深入理解一些Java和JVM的细节。

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