JVM指令集整理

最近看《Java并发编程的艺术》，涉及到一些硬件、JVM等知识，结合Java虚拟机知识，整理JVM指令集。

JVM基本指令

iconst_1	int型常量值1进栈
bipush	将一个byte型常量值推送至栈顶
iload_1	第二个int型局部变量进栈，从0开始计数
istore_1	将栈顶int型数值存入第二个局部变量，从0开始计数
iadd	栈顶两int型数值相加，并且结果进栈
return	当前方法返回void
getstatic	获取指定类的静态域，并将其值压入栈顶
putstatic	为指定的类的静态域赋值
invokevirtual	调用实例方法
invokespecial	调用超类构造方法、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
new	创建一个对象，并且其引用进栈
newarray	创建一个基本类型数组，并且其引用进栈

实战理解指令集

void onlyMe(Foo f) {
    synchronized(f) {
    doSomething() ；
}}

//生成字节码顺序
Method void onlyMe（ Foo）
0 aload_1//将对象f入栈
1 dup//复制栈顶元素（ 即f的引用）
2 astore_2//将栈顶元素存储到局部变量表Slot 2中
3 monitorenter//以栈顶元素（ 即f） 作为锁， 开始同步
4 aload_0//将局部变量Slot 0（ 即this指针） 的元素入栈
5 invokevirtual#5//调用doSomething（ ） 方法
8 aload_2//将局部变量Slow 2的元素（ 即f） 入栈
9 monitorexit//退出同步
10 goto 18//方法正常结束， 跳转到18返回
13 astore_3//从这步开始是异常路径， 见下面异常表的Taget 13
14 aload_2//将局部变量Slow 2的元素（ 即f） 入栈
15 monitorexit//退出同步
16 aload_3//将局部变量Slow 3的元素（ 即异常对象） 入栈
17 athrow//把异常对象重新抛出给onlyMe（ ） 方法的调用者
18 return//方法正常返回
Exception table：
FromTo Target Type
4 10 13 any
13 16 13 any

操作数栈（operand stack）相关

本地变量表（local variable table）到操作数栈（operand stack）

指令	说明
iload	将指定的int型本地变量推送至栈顶
iload_x	将第x个int型本地变量推送至栈顶，x范围：[0, 3]
lload	将指定的long型本地变量推送至栈顶
lload_x	将第x个long型本地变量推送至栈顶，x范围：[0, 3]
fload	将指定的float型本地变量推送至栈顶
fload_x	将第x个flaot型本地变量推送至栈顶，x范围：[0, 3]
dload	将指定的double型本地变量推送至栈顶
dload_x	将第x个double型本地变量推送至栈顶，x范围：[0, 3]
aload	将指定的引用类型本地变量推送至栈顶
aload_x	将第x个引用类型本地变量推送至栈顶，x范围：[0, 3]

操作数栈（operand stack）到本地变量表（local variable table）

指令	说明
istore	将栈顶int型数值存入指定本地变量
istore_x	将栈顶int型数值存入第x个本地变量，x范围：[0, 3]
lstore	将栈顶long型数值存入指定本地变量
lstore_x	将栈顶long型数值存入第x个本地变量，x范围：[0, 3]
fstore	将栈顶float型数值存入指定本地变量
fstore_x	将栈顶float型数值存入第x个本地变量，x范围：[0, 3]
dstore	将栈顶double型数值存入指定本地变量
dstore_x	将栈顶double型数值存入第x个本地变量，x范围：[0, 3]
astore	将栈顶引用类型存入指定本地变量
astore_x	将栈顶引用类型存入第x个本地变量，x范围：[0, 3]

常数（constant）到操作数栈（operand stack）

指令	说明
bipush	将单字节的常量值(-128~127)推送至栈顶
sipush	将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶
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）
aconst_null	将null推送至栈顶
iconst_m1	将int型-1推送至栈顶
iconst_x	将int型x推送至栈顶，x范围：[0, 5]
lconst_x	将long型x推送至栈顶，x范围：[0, 1]
fconst_x	将float型x推送至栈顶，x范围：[0, 1]
dconst_x	将double型x推送至栈顶，x范围：[0, 1]

将数组指定索引的数组推送至操作数栈（operand stack）

指令	说明
iaload	将int型数组指定索引的值推送至栈顶
laload	将long型数组指定索引的值推送至栈顶
faload	将float型数组指定索引的值推送至栈顶
daload	将double型数组指定索引的值推送至栈顶
aaload	将引用型数组指定索引的值推送至栈顶
baload	将boolean或byte型数组指定索引的值推送至栈顶
caload	将char型数组指定索引的值推送至栈顶
saload	将short型数组指定索引的值推送至栈顶

将操作数栈数存储到数组指定索引

指令	说明
iastore	将栈顶int型数值存入指定数组的指定索引位置
lastore	将栈顶long型数值存入指定数组的指定索引位置
fastore	将栈顶float型数值存入指定数组的指定索引位置
dastore	将栈顶double型数值存入指定数组的指定索引位置
aastore	将栈顶引用型数值存入指定数组的指定索引位置
bastore	将栈顶boolean或byte型数值存入指定数组的指定索引位置
castore	将栈顶char型数值存入指定数组的指定索引位置
sastore	将栈顶short型数值存入指定数组的指定索引位置

操作数栈其他相关

指令	说明
pop	将栈顶数值弹出 (数值不能是long或double类型的)
pop2	将栈顶的一个（long或double类型的)或两个数值弹出（其它）
dup	复制栈顶数值并将复制值压入栈顶
dup_x1	复制栈顶数值并将两个复制值压入栈顶
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类型的)或两个（其它）数值并将复制值压入栈顶
dup2_x1	复制栈顶2个数值，并压入栈顶2次
dup2_x2	复制栈顶2个数值，并压入栈顶3次
swap	将栈最顶端的两个数值互换(数值不能是long或double类型的)

运算相关

功能	指令
加	iadd,ladd,fadd,dadd
减	is,ls,fs,ds
乘	imul,lmul,fmul,dmul
除	idiv,ldiv,fdiv,ddiv
余数	irem,lrem,frem,drem
取负	ineg,lneg,fneg,dneg
移位	ishl,lshr,iushr,lshl,lshr,lushr
按位或	ior,lor
按位与	iand,land
按位异或	ixor,lxor
类型转换	i2l,i2f,i2d,l2f,l2d,f2d(放宽数值转换)；i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l,d2f(缩窄数值转换)

条件转移

功能	指令
有条件转移	ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull,if_icmpeq,if_icmpene, if_icmplt,if_icmpgt,if_icmple,if_icmpge,if_acmpeq,if_acmpne,lcmp,fcmpl,fcmpg,dcmpl,dcmpg
复合条件转移	tableswitch,lookupswitch
无条件转移	goto,goto_w,jsr,jsr_w,ret

类和数组

功能	指令
创建类	new
创建新数组	newarray,anewarray,multianwarray
访问类的域和类实例域	getfield,putfield,getstatic,putstatic
获取数组长度	arraylength
检相类实例或数组属性	instanceof,checkcast

其他指令

功能	指令
调度对象的实例方法	invokevirtual
调用由接口实现的方法	invokeinterface
调用需要特殊处理的实例方法	invokespecial
调用命名类中的静态方法	invokestatic
方法返回	ireturn,lreturn,freturn,dreturn,areturn,return
异常	athrow
finally关键字的实现使用	jsr,jsr_w,ret
synchronized锁	monitorenter,monitorexit

总结：

• i开头的指令操作数类型是integer类型，l开头的指令操作数类型是long类型，f开头的指令操作数类型是float类型，d开头的指令操作数类型是double，a开头的指令操作数类型是引用类型（reference）。
• load类指令将数据从本地变量表加载到操作数栈，store类指令将数据从操作数栈存储到本地变量表中。其他的指令主要用于操作数栈。

JVM指令集（指令码、助记符、功能描述）

指令码	助记符	功能描述
0x00	nop	无操作
0x01	aconst_null	指令格式：  aconst_null   功能描述：  null进栈。   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ...   null 栈顶 注意：JVM并没有为null指派一个具体的值。
0x02	iconst_m1	int型常量值-1进栈
0x03	iconst_0	int型常量值0进栈
0x04	iconst_1	int型常量值1进栈
0x05	iconst_2	int型常量值2进栈
0x06	iconst_3	int型常量值3进栈
0x07	iconst_4	int型常量值4进栈
0x08	iconst_5	int型常量值5进栈
0x09	lconst_0	long型常量值0进栈
0x0A	lconst_1	long型常量值1进栈
0x0B	fconst_0	float型常量值0进栈
0x0C	fconst_1	float型常量值1进栈
0x0D	fconst_2	float型常量值2进栈
0x0E	dconst_0	double型常量值0进栈
0x0F	dconst_1	double型常量值1进栈
0x10	bipush	将一个byte型常量值推送至栈顶
0x11	sipush	将一个short型常量值推送至栈顶
0x12	ldc	将int、float或String型常量值从常量池中推送至栈顶
0x13	ldc_w	将int、float或String型常量值从常量池中推送至栈顶（宽索引）
0x14	ldc2_w	将long或double型常量值从常量池中推送至栈顶（宽索引）
0x15	iload	指定的int型局部变量进栈
0x16	lload	指定的long型局部变量进栈
0x17	fload	指定的float型局部变量进栈
0x18	dload	指定的double型局部变量进栈
0x19	aload	指令格式：  aload index   功能描述：  当前frame的局部变量数组中下标为index的引用型局部变量进栈   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ...   objectref 栈顶 index  ：  无符号一byte整型。和wide指令联用，可以使index为两byte。
0x1A	iload_0	第一个int型局部变量进栈
0x1B	iload_1	第二个int型局部变量进栈
0x1C	iload_2	第三个int型局部变量进栈
0x1D	iload_3	第四个int型局部变量进栈
0x1E	lload_0	第一个long型局部变量进栈
0x1F	lload_1	第二个long型局部变量进栈
0x20	lload_2	第三个long型局部变量进栈
0x21	lload_3	第四个long型局部变量进栈
0x22	fload_0	第一个float型局部变量进栈
0x23	fload_1	第二个float型局部变量进栈
0x24	fload_2	第三个float型局部变量进栈
0x25	fload_3	第四个float型局部变量进栈
0x26	dload_0	第一个double型局部变量进栈
0x27	dload_1	第二个double型局部变量进栈
0x28	dload_2	第三个double型局部变量进栈
0x29	dload_3	第四个double型局部变量进栈
0x2A	aload_0	指令格式：aload_0 该指令的行为类似于aload指令index为0的情况。
0x2B	aload_1	同上
0x2C	aload_2	同上
0x2D	aload_3	同上
0x2E	iaload	指定的int型数组的指定下标处的值进栈
0x2F	laload	指定的long型数组的指定下标处的值进栈
0x30	faload	指定的float型数组的指定下标处的值进栈
0x31	daload	指定的double型数组的指定下标处的值进栈
0x32	aaload	指令格式：  aaload   功能描述：  栈顶的数组下标（index）、数组引用(arrayref)出栈，并根据这两个数值取出对应的数组元素值（value）进栈。   抛出异常：  如果arrayref的值为null，会抛出NullPointerException。            如果index造成数组越界，会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ... arrayref value index   栈顶 index      ：  int类型 arrayref   ：  数组的引用
0x33	baload	指定的boolean或byte型数组的指定下标处的值进栈
0x34	caload	指定的char型数组的指定下标处的值进栈
0x35	saload	指定的short型数组的指定下标处的值进栈
0x36	istore	将栈顶int型数值存入指定的局部变量
0x37	lstore	将栈顶long型数值存入指定的局部变量
0x38	fstore	将栈顶float型数值存入指定的局部变量
0x39	dstore	将栈顶double型数值存入指定的局部变量
0x3A	astore	指令格式：  astore index   功能描述：  将栈顶数值（objectref）存入当前frame的局部变量数组中指定下标（index）处的变量中，栈顶数值出栈。   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ... objectref   栈顶 index  ：  无符号一byte整数。该指令和wide联用，index可以为无符号两byte整数。
0x3B	istore_0	将栈顶int型数值存入第一个局部变量
0x3C	istore_1	将栈顶int型数值存入第二个局部变量
0x3D	istore_2	将栈顶int型数值存入第三个局部变量
0x3E	istore_3	将栈顶int型数值存入第四个局部变量
0x3F	lstore_0	将栈顶long型数值存入第一个局部变量
0x40	lstore_1	将栈顶long型数值存入第二个局部变量
0x41	lstore_2	将栈顶long型数值存入第三个局部变量
0x42	lstore_3	将栈顶long型数值存入第四个局部变量
0x43	fstore_0	将栈顶float型数值存入第一个局部变量
0x44	fstore_1	将栈顶float型数值存入第二个局部变量
0x45	fstore_2	将栈顶float型数值存入第三个局部变量
0x46	fstore_3	将栈顶float型数值存入第四个局部变量
0x47	dstore_0	将栈顶double型数值存入第一个局部变量
0x48	dstore_1	将栈顶double型数值存入第二个局部变量
0x49	dstore_2	将栈顶double型数值存入第三个局部变量
0x4A	dstore_3	将栈顶double型数值存入第四个局部变量
0x4B	astore_0	指令格式：  astore_0   功能描述：  该指令的行为类似于astore指令index为0的情况。
0x4C	astore_1	同上
0x4D	astore_2	同上
0x4E	astore_3	同上
0x4F	iastore	将栈顶int型数值存入指定数组的指定下标处
0x50	lastore	将栈顶long型数值存入指定数组的指定下标处
0x51	fastore	将栈顶float型数值存入指定数组的指定下标处
0x52	dastore	将栈顶double型数值存入指定数组的指定下标处
0x53	aastore	指令格式：  aastore   功能描述：  根据栈顶的引用型数值（value）、数组下标（index）、数组引用（arrayref）出栈，将数值存入对应的数组元素中。   抛出异常：  如果value的类型和arrayref所引用的数组的元素类型不兼容，会抛出抛出            ArrayStoreException。            如果index造成数组越界，会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。            如果arrayref值为null，会抛出NullPointerException。   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ... arrayref   index   value   栈顶 arrayref   ：  必须是对数组的引用 index      ：  int类型 value      ：  引用类型
0x54	bastore	将栈顶boolean或byte型数值存入指定数组的指定下标处
0x55	castore	将栈顶char型数值存入指定数组的指定下标处
0x56	sastore	将栈顶short型数值存入指定数组的指定下标处
0x57	pop	栈顶数值出栈 (该栈顶数值不能是long或double型)
0x58	pop2	栈顶的一个（如果是long、double型的)或两个（其它类型的）数值出栈
0x59	dup	复制栈顶数值，并且复制值进栈
0x5A	dup_x1	复制栈顶数值，并且复制值进栈2次
0x5B	dup_x2	复制栈顶数值，并且复制值进栈2次或3次
0x5C	dup2	复制栈顶一个（long、double型的)或两个（其它类型的）数值，并且复制值进栈
0x5D	dup2_x1
0x5E	dup2_x2
0x5F	swap	栈顶的两个数值互换(要求栈顶的两个数值不能是long或double型的)
0x60	iadd	栈顶两int型数值相加，并且结果进栈
0x61	ladd	栈顶两long型数值相加，并且结果进栈
0x62	fadd	栈顶两float型数值相加，并且结果进栈
0x63	dadd	栈顶两double型数值相加，并且结果进栈
0x64	isub	栈顶两int型数值相减，并且结果进栈
0x65	lsub	栈顶两long型数值相减，并且结果进栈
0x66	fsub	栈顶两float型数值相减，并且结果进栈
0x67	dsub	栈顶两double型数值相减，并且结果进栈
0x68	imul	栈顶两int型数值相乘，并且结果进栈
0x69	lmul	栈顶两long型数值相乘，并且结果进栈
0x6A	fmul	栈顶两float型数值相乘，并且结果进栈
0x6B	dmul	栈顶两double型数值相乘，并且结果进栈
0x6C	idiv	栈顶两int型数值相除，并且结果进栈
0x6D	ldiv	栈顶两long型数值相除，并且结果进栈
0x6E	fdiv	栈顶两float型数值相除，并且结果进栈
0x6F	ddiv	栈顶两double型数值相除，并且结果进栈
0x70	irem	栈顶两int型数值作取模运算，并且结果进栈
0x71	lrem	栈顶两long型数值作取模运算，并且结果进栈
0x72	frem	栈顶两float型数值作取模运算，并且结果进栈
0x73	drem	栈顶两double型数值作取模运算，并且结果进栈
0x74	ineg	栈顶int型数值取负，并且结果进栈
0x75	lneg	栈顶long型数值取负，并且结果进栈
0x76	fneg	栈顶float型数值取负，并且结果进栈
0x77	dneg	栈顶double型数值取负，并且结果进栈
0x78	ishl	int型数值左移指定位数，并且结果进栈
0x79	lshl	long型数值左移指定位数，并且结果进栈
0x7A	ishr	int型数值带符号右移指定位数，并且结果进栈
0x7B	lshr	long型数值带符号右移指定位数，并且结果进栈
0x7C	iushr	int型数值无符号右移指定位数，并且结果进栈
0x7D	lushr	long型数值无符号右移指定位数，并且结果进栈
0x7E	iand	栈顶两int型数值按位与，并且结果进栈
0x7F	land	栈顶两long型数值按位与，并且结果进栈
0x80	ior	栈顶两int型数值按位或，并且结果进栈
0x81	lor	栈顶两long型数值按位或，并且结果进栈
0x82	ixor	栈顶两int型数值按位异或，并且结果进栈
0x83	lxor	栈顶两long型数值按位异或，并且结果进栈
0x84	iinc	指定int型变量增加指定值
0x85	i2l	栈顶int值强转long值，并且结果进栈
0x86	i2f	栈顶int值强转float值，并且结果进栈
0x87	i2d	栈顶int值强转double值，并且结果进栈
0x88	l2i	栈顶long值强转int值，并且结果进栈
0x89	l2f	栈顶long值强转float值，并且结果进栈
0x8A	l2d	栈顶long值强转double值，并且结果进栈
0x8B	f2i	栈顶float值强转int值，并且结果进栈
0x8C	f2l	栈顶float值强转long值，并且结果进栈
0x8D	f2d	栈顶float值强转double值，并且结果进栈
0x8E	d2i	栈顶double值强转int值，并且结果进栈
0x8F	d2l	栈顶double值强转long值，并且结果进栈
0x90	d2f	栈顶double值强转float值，并且结果进栈
0x91	i2b	栈顶int值强转byte值，并且结果进栈
0x92	i2c	栈顶int值强转char值，并且结果进栈
0x93	i2s	栈顶int值强转short值，并且结果进栈
0x94	lcmp	比较栈顶两long型数值大小，并且结果（1，0，-1）进栈
0x95	fcmpl	比较栈顶两float型数值大小，并且结果（1，0，-1）进栈；当其中一个数值为NaN时， -1进栈
0x96	fcmpg	比较栈顶两float型数值大小，并且结果（1，0，-1）进栈；当其中一个数值为NaN时，1进栈
0x97	dcmpl	比较栈顶两double型数值大小，并且结果（1，0，-1）进栈；当其中一个数值为NaN时，-1进栈
0x98	dcmpg	比较栈顶两double型数值大小，并且结果（1，0，-1）进栈；当其中一个数值为NaN时，1进栈
0x99	ifeq	当栈顶int型数值等于0时跳转
0x9A	ifne	当栈顶int型数值不等于0时跳转
0x9B	iflt	当栈顶int型数值小于0时跳转
0x9C	ifge	当栈顶int型数值大于等于0时跳转
0x9D	ifgt	当栈顶int型数值大于0时跳转
0x9E	ifle	当栈顶int型数值小于等于0时跳转
0x9F	if_icmpeq	比较栈顶两int型数值大小，当结果等于0时跳转
0xA0	if_icmpne	比较栈顶两int型数值大小，当结果不等于0时跳转
0xA1	if_icmplt	比较栈顶两int型数值大小，当结果小于0时跳转
0xA2	if_icmpge	比较栈顶两int型数值大小，当结果大于等于0时跳转
0xA3	if_icmpgt	比较栈顶两int型数值大小，当结果大于0时跳转
0xA4	if_icmple	比较栈顶两int型数值大小，当结果小于等于0时跳转
0xA5	if_acmpeq	比较栈顶两引用型数值，当结果相等时跳转
0xA6	if_acmpne	比较栈顶两引用型数值，当结果不相等时跳转
0xA7	goto	无条件跳转
0xA8	jsr	跳转至指定16位offset位置，并将jsr下一条指令地址压入栈顶
0xA9	ret	返回至局部变量指定的index的指令位置（通常与jsr、jsr_w联合使用）
0xAA	tableswitch	用于switch条件跳转，case值连续（可变长度指令）
0xAB	lookupswitch	用于switch条件跳转，case值不连续（可变长度指令）
0xAC	ireturn	当前方法返回int
0xAD	lreturn	当前方法返回long
0xAE	freturn	当前方法返回float
0xAF	dreturn	当前方法返回double
0xB0	areturn	指令格式：  areturn   功能描述：  从方法中返回一个对象的引用。   抛出异常：  如果当前方法是synchronized方法，并且当前线程不是该方法的锁的拥有者，            会抛出IllegalMonitorStateException。            指令执行前 指令执行后 栈底 ...   objectref   栈顶 objectref  ：  被返回的对象引用。
0xB1	return	当前方法返回void
0xB2	getstatic	获取指定类的静态域，并将其值压入栈顶
0xB3	putstatic	为指定的类的静态域赋值
0xB4	getfield	获取指定类的实例域，并将其值压入栈顶
0xB5	putfield	为指定的类的实例域赋值
0xB6	invokevirtual	调用实例方法
0xB7	invokespecial	调用超类构造方法、实例初始化方法、私有方法
0xB8	invokestatic	调用静态方法
0xb9	invokeinterface	调用接口方法
0xBA	---	因为历史原因，该码点为未使用的保留码点
0xBB	new	创建一个对象，并且其引用进栈
0xBC	newarray	创建一个基本类型数组，并且其引用进栈
0xBD	anewarray	指令格式：  anewarray index1 index2   功能描述：  栈顶数值（count）作为数组长度，创建一个引用 型数组。栈顶数值出栈，数组引用进栈。   抛出异常：  如果count小于0，会抛出NegativeArraySizeException   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ... count arrayref 栈顶 count      ：  int类型。 arrayref   ：  对所创建的数组的引用。
0xBE	arraylength	指令格式：  arraylength   功能描述：  栈顶的数组引用（arrayref）出栈，该数组的长度进栈。   抛出异常：  如果arrayref的值为null，会抛出NullPointerException。   指令执行前 指令执行后 栈底 ... ... arrayref length 栈顶 arrayref   ：  数组引用 length     ：  数组长度
0xBF	athrow	指令格式：  athrow   功能描述：  将栈顶的数值作为异常或错误抛出   抛出异常：  如果栈顶数值为null，则使用NullPointerException代替栈顶数            值抛出。            如果方法是的，则有可能抛出IllegalMonitorStateException。   指令执行前 指令执行后 栈底 ... objectref objectref   栈顶 objectref  ：  Throwable或其子类的实例的引用。
0xC0	checkcast	类型转换检查，如果该检查未通过将会抛出ClassCastException异常
0xc1	instanceof	检查对象是否是指定的类的实例。如果是，1进栈；否则，0进栈
0xC2	monitorenter	获得对象锁
0xC3	monitorexit	释放对象锁
0xC4	wide	用于修改其他指令的行为
0xC5	multianewarray	创建指定类型和维度的多维数组（执行该指令时，栈中必须包含各维度的长度值），并且其引用值进栈
0xC6	ifnull	为null时跳转
0xC7	ifnonnull	不为null时跳转
0xC8	goto_w	无条件跳转（宽索引）
0xC9	jsr_w	跳转至指定32位offset位置，并且jsr_w下一条指令地址进栈
0xCA	breakpoint
0xcb-0xfd	未命名	these values are currently unassigned for opcodes and are reserved for future use
0xFE	impdep1
0xFF	impdep2