JVM九：class字节码指令集

一：字节码与数据类型

    Java虚拟机的指令由一个字节长度，代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码）以及跟其随后的零至多个代表此操作所需参数（称为操作数）而构成。Java虚拟机采用面向操作数栈而不是寄存器的架构，所以大多数指令都不包含操作数。因为字节码指令只有一个字节，所以指令集的操作码总数不可能超过256条。

   在Java虚拟机中，大多数的指令都包含了其对操作所对应的数据类型信息。对于大部分与数据类型相关的字节码指令，他们的操作码助记符中都有特殊的字符来表明专门为哪种数据类型服务。i代表int l代表long,s代表short,b代表byte,c代表char,f代表float,a代表reference.

二：加载和存储指令

   加载存储指令用于将数据在帧栈中的局部变量表和操作数栈进行来回传输。

①将一个局部变量加载到操作栈：iload，iload,lload,lload,fload,fload,dload,dload,aload,aload

②将一个数值从操作数栈存储到局部变量表中:istore,istore,lstore,lstore,fstore,fstore,dstore,dstore,adore,adore

③将一个常量加载到操作数栈中:bipush,sipush,ldc,ldc_w,ldc2_w,aconst_null,iconst_m1,iconst_,fconst_,dconst_.

④扩充局部变量的访问索引的指令。wide.

指令具体含义如下表所示：

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

三：运算指令

   运算或算术指令用于对两个操作数栈上的值进行某种特定运算，并把结果重新存入到操作栈顶。注意：由于没有直接支持byte,short,char和boolean类型的算术运算指令，对这种类型直接转换为int进行运算。特别需要注意的是：数据运算可能会导致溢出对象，Java虚拟机在整数没有定义数据异常，所以整数异常不报异常，注意在编程中范围。

加法指令：iadd,ladd,fadd,dadd

减法指令:isub,lsub,fsub,dsub

乘法指令：imul，lmul,fmul,dmul

除法指令：idiv,ldiv,fdiv,ddiv

求于指令：irem,lrem,frem,drem

取反指令：ineg,lneg,fneg,dneg

位移指令：iishl,lishl,fishl,dishl

按位或指令:ior,lor

按位与指令:land,land

按位异或指令:ixor,lxor

局部变量自增指令:inc

比较指令:dcmpg,dcmpl,fcmpg,fcmpl,lcmp

运算指令比较容易理解，这里不详细介绍了。。。。。

四：类型转换指令

   类型转换指令可以将两种不同的数值类型进行相互转换，一般用于实现用户代码中的显式类型转换操作。

i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l和d2f.分为宽化类型转换和窄化类型转换。

五：对象创建与访问指令

  虽然类实例和数组都是对象，但Java虚拟机对类实例和数组的创建与操作使用了不同的字节码指令。

创建类实例的指令：new

创建数组的指令：newarray,anewarray,multianewarray

访问类字段：getField，putField（非static字段），getStatic，putStatic(static字段)

把一个数组元素加载到操作数栈的指令：baload,caload,saload,iaload,laload,faload,daload,aaload.

把一个栈值元素存储到数组元素中:bastore,castore,sastore,iastore,lastore,fastore,dastore,aastore.

取数组长度的指令：arrayLength

检查类实例类型的指令：instanceof

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

五：操作数管理指令

如同操作一个普通数据结构中的堆栈那样，Java虚拟机提供了一些用于直接操作操作数栈的指令

将操作数栈的栈顶一个或两个出栈：pop,pop2

复制栈顶一个或两个数值并将赋制值或双份的复制值重新压入栈顶：dup,dup2,dup_x1,dup2_x1,du[_x2,dup2_x2.

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

六：控制转移指令

条件分支：ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull,if_icmpeq,if_icmpne,ificmplt,ificmpgt,if_icmple,if_icmpge,if_acmpeq,if_acmpne

复合条件分支：tableswitch,lookupswitch

无条件分支：goto,goto_w,jsr,jsr_w,ret

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，            并且当前线程不是改方法的锁的拥有者，            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

七：异常处理指令

Java中的显式抛出异常的操作（throw）都由athrow指令来实现。
整数运算中如果除数为0，则会在idiv或者ldiv中抛出ArithmeticException异常。

八：同步指令

同步一段指令集序列通常是由java语言中的synchronized语句块来表示，JVM指令集中有monitorenter和monitorexit两条指令来支持synchronized关键字的语义。

Java代码段有方法同步和代码同步，其中方法同步可有方法表结构的ACC_SYNCHRONIZED可知用户声明为同步方法。代码块则是由monitorenter和monitorexit支持，通过管程的方式进行同步。