Java虚拟机学习：方法调用的字节码指令
原创Java虚拟机学习：方法调用的字节码指令
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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。
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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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