JVM-初识java虚拟机(五）---Class类文件的结构及JVM指令手册
Class类文件
Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在Class文件中，中间没有任何分隔符。Class文件的结构只有两种数据类型：无符号数和表。无符号数以u1、u2、u4和u8来代表1个字节、两个字节、四个字节和八个字节的无符号数，可以用来描述数字、索引引用、数值量或者按UTF-8编码的字符串值。表是有多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，习惯性以“_info”结尾。
下面是Class文件的结构：
1.魔数magic（识别标志）与Java版本号
每个Class前四个字节称为魔数，唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件，该魔数为0xCAFEBABE（咖啡宝贝）。
紧接着魔数的四个字节存储的是Class的版本号，高版本的JDK能向下兼容以前版本的class文件，但不能运行以后版本的CLass文件。
2.常量池constant_pool
常量池入口放置容量计数值，该计数值是从1而不是从0开始的。
主要存放两大类常量：字面量和符号引用。字面量接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串，声明为final的常量值等。符号引用是编译原理方面的概念，包括三类常量：类和接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。常量池的每一项常量都是一个表，JDK1.7总用有14种表，表开始都是一个u1类型的标志位，代表这种常量属于哪种常量类型。这14种表又各有自己的结构。
3.访问标志access_flag
用于识别类或接口层次的访问信息，包括：这个Class是类还是接口；是否定义为public类型；是否定义为abstract类型；是否声明为final等。
4.类索引、父类索引与接口索引集合
这三项数据确定了这个类的继承关系。
类索引和父类索引用两个u2类型的索引值表示，它们各自指向一个类型为Constant_Class_info的类描述符常量，通过Constant_Class_info类型的常量中的索引值可以找到定义在Constant_Utf8_info类型的常量中的全限定名字符串。下面是类索引查找过程：
5.字段表集合
字段表用来描述接口或类中声明的变量。下面是字段表的格式
描述符的作用是用来描述字段的数据类型、方法的参数列表和返回值。基本数据类型以及代表无返回值的void类型都用一个大写字符表示，而对象类型则用字符L加对象的全限定名来表示。对于数组类型，每一维度增加一个“[”前缀来表示，如定义一个java.lang.String[][]类型的二维数组，则被记录为“[[java/lang/String;”，后面的分号是为了隔开连续的多个全限定名。
用描述符来描述方法时，按照先参数列表后返回值的顺序描述，参数列表按照参数的严格顺序放在一组小括号“()”中。
**例如：**
//描述符为 ([CII[CIII)I
int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,char[] target, int targetOffset, int targetCount, int fromIndex) { ... }
6.方法表集合
方法表结构与字段表完全相同。
如果子类没有重写父类的方法，方法表集合就不会出现父类的方法。编译器可能自动添加方法，最典型的是类构造器“”方法和实力构造器“”方法。
7.属性表集合
在Class文件、字段表、方法表中都可以携带自己的属性表集合，用于描述某些场景专有的信息。
JVM指令手册
命令行方式查看字节码对应的JVM指令
javap -c XXX.class（CLass文件所在位置）
指令手册(栈和局部变量操作)
将常量压入栈的指令
aconst_null 将null对象引用压入栈
iconst_m1 将int类型常量-1压入栈
iconst_0 将int类型常量0压入栈
iconst_1 将int类型常量1压入栈
iconst_2 将int类型常量2压入栈
iconst_3 将int类型常量3压入栈
iconst_4 将int类型常量4压入栈
iconst_5 将int类型常量5压入栈
lconst_0 将long类型常量0压入栈
lconst_1 将long类型常量1压入栈
fconst_0 将float类型常量0压入栈
fconst_1 将float类型常量1压入栈
dconst_0 将double类型常量0压入栈
dconst_1 将double类型常量1压入栈
bipush 将一个8位带符号整数压入栈
sipush 将16位带符号整数压入栈
ldc 把常量池中的项压入栈
ldc_w 把常量池中的项压入栈（使用宽索引）
ldc2_w 把常量池中long类型或者double类型的项压入栈（使用宽索引）
从栈中的局部变量中装载值的指令
iload 从局部变量中装载int类型值
load 从局部变量中装载long类型值
fload 从局部变量中装载float类型值
dload 从局部变量中装载double类型值
aload 从局部变量中装载引用类型值（refernce）
iload_0 从局部变量0中装载int类型值
iload_1 从局部变量1中装载int类型值
iload_2 从局部变量2中装载int类型值
iload_3 从局部变量3中装载int类型值
lload_0 从局部变量0中装载long类型值
lload_1 从局部变量1中装载long类型值
lload_2 从局部变量2中装载long类型值
lload_3 从局部变量3中装载long类型值
fload_0 从局部变量0中装载float类型值
fload_1 从局部变量1中装载float类型值
dstore_2 将double类型值存入局部变量2
dstore_3 将double类型值存入局部变量3
astore_0 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量0
astore_1 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量1
astore_2 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量2
astore_3 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量3
iastore 将int类型值存入数组中
lastore 将long类型值存入数组中
fastore 将float类型值存入数组中
dastore 将double类型值存入数组中
aastore 将引用类型值存入数组中
bastore 将byte类型或者boolean类型值存入数组中
castore 将char类型值存入数组中
sastore 将short类型值存入数组中
wide指令 wide 使用附加字节扩展局部变量索引
通用(无类型），栈操作
nop 不做任何操作
pop 弹出栈顶端一个字长的内容
pop2 弹出栈顶端两个字长的内容
dup 复制栈顶部一个字长内容
dup_x1 复制栈顶部一个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的两个字长的内容压入栈
dup_x2 复制栈顶部一个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈
dup2 复制栈顶部两个字长内容
dup2_x1 复制栈顶部两个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈
dup2_x2 复制栈顶部两个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的四个字长的内容压入栈
swap 交换栈顶部两个字长内容
类型转换
i2l 把int类型的数据转化为long类型
i2f 把int类型的数据转化为float类型
i2d 把int类型的数据转化为double类型
l2i 把long类型的数据转化为int类型
l2f 把long类型的数据转化为float类型
l2d 把long类型的数据转化为double类型
f2i 把float类型的数据转化为int类型
f2l 把float类型的数据转化为long类型
f2d 把float类型的数据转化为double类型
d2i 把double类型的数据转化为int类型
d2l 把double类型的数据转化为long类型
d2f 把double类型的数据转化为float类型
i2b 把int类型的数据转化为byte类型
i2c 把int类型的数据转化为char类型
i2s 把int类型的数据转化为short类型
整数运算
iadd 执行int类型的加法
ladd 执行long类型的加法
isub 执行int类型的减法
lsub 执行long类型的减法
imul 执行int类型的乘法
lmul 执行long类型的乘法
idiv 执行int类型的除法
ldiv 执行long类型的除法
irem 计算int类型除法的余数
lrem 计算long类型除法的余数
ineg 对一个int类型值进行取反操作
lneg 对一个long类型值进行取反操作
iinc 把一个常量值加到一个int类型的局部变量上
逻辑运算
移位操作
ishl 执行int类型的向左移位操作
lshl 执行long类型的向左移位操作
ishr 执行int类型的向右移位操作
lshr 执行long类型的向右移位操作
iushr 执行int类型的向右逻辑移位操作
lushr 执行long类型的向右逻辑移位操作
按位布尔运算
iand 对int类型值进行“逻辑与”操作
land 对long类型值进行“逻辑与”操作
ior 对int类型值进行“逻辑或”操作
lor 对long类型值进行“逻辑或”操作
ixor 对int类型值进行“逻辑异或”操作
lxor 对long类型值进行“逻辑异或”操作
浮点运算
fadd 执行float类型的加法
dadd 执行double类型的加法
fsub 执行float类型的减法
dsub 执行double类型的减法
fmul 执行float类型的乘法
dmul 执行double类型的乘法
fdiv 执行float类型的除法
ddiv 执行double类型的除法
frem 计算float类型除法的余数
drem 计算double类型除法的余数
fneg 将一个float类型的数值取反
dneg 将一个double类型的数值取反
对象和数组
对象操作指令
new 创建一个新对象
checkcast 确定对象为所给定的类型
getfield 从对象中获取字段
putfield 设置对象中字段的值
getstatic 从类中获取静态字段
putstatic 设置类中静态字段的值
instanceof 判断对象是否为给定的类型
数组操作指令
newarray 分配数据成员类型为基本上数据类型的新数组
anewarray 分配数据成员类型为引用类型的新数组
arraylength 获取数组长度
multianewarray 分配新的多维数组
控制流
条件分支指令
ifeq 如果等于0，则跳转
ifne 如果不等于0，则跳转
iflt 如果小于0，则跳转 ifge 如果大于等于0，则跳转
ifgt 如果大于0，则跳转 ifle 如果小于等于0，则跳转
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
ifnull 如果等于null，则跳转
ifnonnull 如果不等于null，则跳转
if_acmpeq 如果两个对象引用相等，则跳转
if_acmpnc 如果两个对象引用不相等，则跳转
比较指令
lcmp 比较long类型值
fcmpl 比较float类型值（当遇到NaN时，返回-1）
fcmpg 比较float类型值（当遇到NaN时，返回1）
dcmpl 比较double类型值（当遇到NaN时，返回-1）
dcmpg 比较double类型值（当遇到NaN时，返回1）
无条件转移指令
goto 无条件跳转
goto_w 无条件跳转（宽索引）
表跳转指令
tableswitch 通过索引访问跳转表，并跳转
lookupswitch 通过键值匹配访问跳转表，并执行跳转操作
异常
athrow 抛出异常或错误
finally子句
jsr 跳转到子例程
jsr_w 跳转到子例程（宽索引）
rct 从子例程返回
方法调用与返回
方法调用指令
invokcvirtual 运行时按照对象的类来调用实例方法
invokespecial 根据编译时类型来调用实例方法
invokestatic 调用类（静态）方法
invokcinterface 调用接口方法
方法返回指令
ireturn 从方法中返回int类型的数据
lreturn 从方法中返回long类型的数据
freturn 从方法中返回float类型的数据
dreturn 从方法中返回double类型的数据
areturn 从方法中返回引用类型的数据
return 从方法中返回，返回值为void
线程同步
montiorenter 进入并获取对象监视器
monitorexit 释放并退出对象监视器
JVM指令助记符
变量到操作数栈：iload,iload_,lload,lload_,fload,fload_,dload,dload_,aload,aload_
操作数栈到变量： istore,istore_,lstore,lstore_,fstore,fstore_,dstore,dstor_,astore,astore_
常数到操作数栈： bipush,sipush,ldc,ldc_w,ldc2_w,aconst_null,iconst_ml,iconst_,lconst_,fconst_,dconst_
加：iadd,ladd,fadd,dadd 减：isub,lsub,fsub,dsub 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)
创建类实便：new
创建新数组：newarray,anewarray,multianwarray
访问类的域和类实例域：getfield,putfield,getstatic,putstatic
把数据装载到操作数栈：baload,caload,saload,iaload,laload,faload,daload,aaload
从操作数栈存存储到数组： bastore,castore,sastore,iastore,lastore,fastore,dastore,aastore
获取数组长度：arraylength
检相类实例或数组属性：instanceof,checkcast
操作数栈管理：pop,pop2,dup,dup2,dup_xl,dup2_xl,dup_x2,dup2_x2,swap
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
调度对象的实便方法：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