JVM指令的速记

在学习的JVM的时候，最重要的是认识JVM的指令，JVM指令很多，为了方便记忆，可以根据前缀和功能进行分类：

例如：nop指令代表是一个空指令，JVM收到指令后，什么都不用做，等待下一个指令。

const把数据推至栈顶

const的范围从0x01–0x0f，负责把数据推送到栈顶。例如：iconst_0负责吧整型的0推送到栈顶。 fconst_0负责把float的0推送到栈顶。const可以分为以下几种类型：

iconst_:把int推送栈顶

fconst_:推送float类型栈顶

lconst_:推送long到栈顶

dconst_:提送double至栈顶

上述的为简写的前缀，后续可以跟参数，例如：iconst_0,iconst_1分别代表推送0和1至栈顶。

push常量到栈顶

这个类别中有两个指令bipush和sipush,比较容易记忆：bipush推送的是-128~127之间的数据，sipush推送一个端整型的常量。

从常量池中推送至栈顶

这个类别有三个指令，ldc,ldc_w,ldc2_w三个指令。

ldc:将 int,float 或 String 型常量值从常量池中推送至栈顶

ldc_w:将 int,float 或 String 型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)

ldc2_w: 将 long 或 double 型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)

其中，ldc_w和ldc2_w属于宽索引指令，即指令对应的（索引值）参数为2个字节。而ldc指令对应的（索引值）参数为1个字节。

load加载指令

load指令是加载把指定的本地变量推送的至栈顶,范围是0x15~0x3a。 例如iload_0是将第一个int型的变量推送至栈顶。load指令也分为4类iload，lload,fload,dload,aload.

aload数组加载指令

aload可以理解成load的加载的数组类型，类型也基本相同，不再赘述dstore。

store 将栈顶的数据存入本地变量

store是将栈顶的栈顶的数据存入本地变量，范围0x36~0x4e。按类型的区分：

istore：将栈顶 int 型数值存入指定本地变量,

lstore：将栈顶 long 型数值存入指定本地变量,

fstore：将栈顶 float 型数值存入指定本地变量,

dstore：将栈顶 double 型数值存入指定本地变量,

astore：将栈顶引用类型数值存入指定本地变量

同样store也存在对应的数组类型astore具体逻辑类似。

栈的操作

pop:栈顶的元素弹出

pop2: 将栈顶的一个(long 或 double 类型)或两个数值(非 long 或 double 的其他类型)弹出

dup:复制栈顶的数值并压入栈

dup指令存在几个衍生的版本：

dup_x1: 复制栈顶的数值，并将两个复制的值压入栈

dup_x2:复制栈顶数值并将三个(或两个)复制值压入栈顶

dup2:复制栈顶一个(long 或 double 类型)或两个(非 long 或 double 的其他类型)数值并将复制值压入栈顶

dup2_x1:dup_x1 指令的双倍版本

dup2_x2:dup_x2 指令的双倍版本

swap:交换两个栈顶的数据，数值不能是long或者double类型

运算指令

JVM对于加减乘除和位运算都提供了不同的指令：

add:将栈顶相加并将结果压入栈顶

sub:将栈顶数值相减并将结果压入栈顶

mul:将栈顶数值相乘并将结果压入栈顶

div:将栈顶数值相除并将结果压入栈顶

rem:将栈顶数值作取模运算并将结果压入栈顶

neg:将栈顶数值取负并将结果压入栈顶

shl:将数值左移指定位数并将结果压入栈顶

shr:将数值右移(带符号)指定位数并将结果压入栈顶

ushr:将数值右移(无符号)指定位数并将结果压入栈顶

and:将栈顶两数值”按位与”并将结果压入栈顶

or:将栈顶两数值”按位或”并将结果压入栈顶

xor:将栈顶两数值”按位异或”并将结果压入栈顶

iinc:将指定 int 型变量增加指定值,常用于i++，i+=2等

运算指令同样存在类型的区别，比如iadd用于int的相加，ladd用于long的相加。

类型转换

在java中存在类型的转换，有的是隐形的，有的是显性的。

(1) 对于宽化类型转换(小范围向大范围转换)，无需显式的转换指令，并且是安全的操作。各种范围从小到大依次排序： int, long, float, double。

(2)对于窄化类型转换，必须显式地调用类型转换指令，并且该过程很可能导致精度丢失。转换规则中需要特别注意的是当浮点值为NaN, 则转换结果为int或long的0。虽然窄化运算可能会发生上/下限溢出和精度丢失等情况，但虚拟机规范明确规定窄化转换U不可能导致虚拟机抛出异常。

对于转换指令比较容易记忆，在两个类型中间使用2进行分割，比如i2l是int转long ,i2f代表int 转float等，更多的请参考官方文档。

条件控制

比较指令

cmp是比较栈顶的两个元素大小的值，指令有:

cmpl:比较栈顶两数值大小, 并将结果(1, 0 或-1)压入栈顶;当其中一个数值为 NaN 时, 将-1 压入栈顶, cmpg:比较栈顶两数值大小, 并将结果(1, 0 或-1)压入栈顶;当其中一个数值为 NaN 时, 将1 压入栈顶

同样也存在类型的区别，fcmpl,dcmpl分别代表不同的浮点型和双精度类型。

控制指令

JVM的控制指令是指有条件或无条件地修改PC寄存器的值，从而达到控制流程的目标 ，共分成3类：

• 条件分支undefined条件分支是在编程的时候使用的if和whiledai
  • ifeq: 当栈顶值等于0的时候跳转
  • ifne：当栈顶值不等于0的时候跳转
  • iflt：当栈顶值小于0的时候跳转
  • ifge：当栈顶值大于等于0的时候跳转
  • ifgt：当栈顶值大于0的时候跳转
  • ifle：当栈顶值小于等于0的时候跳转

对于两个值的比较可以使用if_icmpeq（其中，if_是前缀，i代表int,eq代表相等）,同样可以得到下面的指令：

- `if_icmpcq`: 如果两个int值相等，则跳转
- `if_icmpne`: 如果两个int类型值不相等，则跳转
- `if_icmplt`: 如果一个int类型值小于另外一个int类型值，则跳转
- `if_icmpge`: 如果一个int类型值大于或者等于另外一个int类型值，则跳转
- `if_icmpgt`: 如果一个int类型值大于另外一个int类型值，则跳转
- `if_icmple`: 如果一个int类型值小于或者等于另外一个int类型值，则跳转

是否为空的时候跳转：

- `ifnull` 为 null 时跳转
- `ifnonnull` 不为 null 时跳转复合条件
复合条件是

• 无条件 无条件的跳转在实际的编程中很少使用，goto语句，在while中实际也是goto指令的作用，无条件跳转有下面三个指令： goto:无条件跳转 goto_w: 无条件跳转(宽索引) jsr:跳转至指定的 16 位 offset 位置, 并将 jsr 的下一条指令地址压入栈顶 jsr_w:同jsr,此指令为宽索引 ret:返回至本地变量指定的 index 的指令位置(一般与 jsr 或 jsr_w 联合使用)

return 方法的返回

return指令是方法的end的指令，存在的不同类型的返回值，例如ireturn返回int类型，lreturn 返回long型，return代表void的类型返回。

静态几个指令

getstatic: 获取指定类的静态域, 并将其压入栈顶

putstatic: 为指定类的静态域赋值

getfield: 获取指定类的实例域, 并将其压入栈顶

putfield: 为指定类的实例域赋值

方法调用

方法调用类型主要有5种类型：

invokevirtual: 调用实例方法

invokespecial :调用超类构建方法, 实例初始化方法, 私有方法

invokestatic: 调用静态方法

invokeinterface:调用接口方法

invokedynamic:调用动态方法

数组指令

newarray:创建一个指定的原始类型(如 int, float, char 等)的数组,并将其引用值压入栈顶

anewarray: 创建一个引用型(如类, 接口, 数组)的数组, 并将其引用值压入栈顶

arraylength: 获取数组的长度值并压入栈顶

multianewarray: 创建指定类型和指定维度的多维数组, 并将其引用压入栈顶

对象指令

new: 创建一个实例对象。

checkcast:检验类型转换, 检验未通过将抛出 ClassCastException

instanceof:检验对象是否是指定类的实际, 如果是将 1 压入栈顶, 否则将 0 压入栈顶

异常

athrow:将栈顶的异常抛出

并发指令

在synchronized关键字的时候，底层的指令是monitorenter和monitorexit

monitorenter:获得对象的锁, 用于同步方法或同步块

monitorexit:释放对象的锁, 用于同步方法或同步块

(本文完)