字节码指令分类

1、加载和存储指令

用于将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈之间来回传输

• 将一个局部变量加载到操作栈：iload、iload_、lload、lload_、fload、fload_、dload、dload_、aload、aload_

• 将一个数值从操作数栈存储到局部变量表：istore、istore_、lstore、lstore_、fstore、fstore_、dstore、dstore_、astore、astore_

• 将一个常量加载到操作数栈：bipush、sipush、ldc、ldc_w、ldc2_w、aconst_null、iconst_m1、iconst_、lconst_、fconst_、dconst_

• 扩充局部变量表的访问索引的指令：wide

存储数据的操作数栈和局部变量表主要由加载和存储指令进行操作，除此之外，还有少量指令，如访问对象的字段或数组元素的指令也会向操作数栈传输数据。

 

 

2、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

• 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

• 求余指令：irem、lrem、frem、drem

• 取反指令：ineg、lneg、fneg、dneg

• 位移指令：ishl、ishr、iushr、lshl、lshr、lushr

• 按位或指令：ior、lor

• 按位与指令：iand、land

• 按位异或指令：ixor、lxor

• 局部变量自增指令：iinc

• 比较指令：dcmpg、dcmpl、fcmpg、fcmpl、lcmp

 

分为两种：对整型数据进行运算的指令与对浮点型数据进行运算的指令。

不存在直接支持 byte、short、char 和 boolean 类型的算术指令，这几种数据的运算使用操作 int 类型的指令代替。

数据运算可能会导致溢出。

只有除法指令（idiv 和 ldiv）以及求余指令（irem 和 lrem）中除数为零时会导致虚拟机抛出 ArithmeticException 异常，其余任何整型数运算都不应该抛出运行时异常。

 

 

3、类型转换指令

将两种不同的数值类型相互转换，一般用于显式类型转换操作

JVM 直接支持以下数值类型的宽化类型转换（WideningNumeric Conversion）：

• int -> long、float、double

• long -> float、double

• float -> double

与之相对的，处理窄化类型转换（Narrowing Numeric Conversion）就必须显式地使用转换指令来完成

• i2b

• i2c

• i2s

• l2i

• f2i

• f2l

• d2i

• d2l

• d2f

窄化类型转换可能会导致转换结果产生不同的正负号、不同的数量级、数值的精度丢失的情况。

 

 

4、对象创建与访问指令

虽然类实例和数组都是对象，但 JVM 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

• 创建类实例的指令：new

• 创建数组的指令：newarray、anewarray、multianewarray

 

类实例的字段、数组元素的访问

• 访问类字段（static 字段）和实例字段（非 static 字段）的指令：getfield、putfield、getstatic、putstatic

• 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

• 将一个操作数栈的值储存到数组元素中的指令：bastore、castore、sastore、iastore、fastore、dastore、aastore

• 取数组长度的指令：arraylength

• 检查类实例类型的指令：instanceof、checkcast

 

 

5、操作数栈管理指令

• 将操作数栈的栈顶一个或两个元素出栈：pop、pop2

• 复制栈顶一个或两个数值并将复制值或双份的复制值重新压入栈顶：dup、dup2、dup_x1、dup2_x1、dup_x2、dup2_x2

• 将栈最顶端的两个数值互换：swap

 

 

6、控制转移指令

让 JVM 有条件或无条件地从指定位置指令的下一条指令继续执行程序

• 条件分支：ifeq、iflt、ifle、ifne、ifgt、ifge、ifnull、ifnonnull、if_icmpeq、if_icmpne、if_icmplt、if_icmpgt、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

 

 

7、方法调用和返回指令

• invokevirtual：用于调用对象的实例方法，根据对象的实际类型进行分派

• invokeinterface：用于调用接口方法，它会在运行时搜索一个实现了这个接口方法的对象，找出适合的方法进行调用

• invokespecial：用于调用一些需要特殊处理的实例方法，包括实例初始化方法、私有方法和父类方法

• invokestatic：用于调用类静态方法

• invokedynamic：用于在运行时动态解析并执行调用点限定符所引用的方法

• 方法返回指令是根据返回值的类型区分的，包括 ireturn(返回 boolean、byte、char、short、int)、lreturn、freturn、dreturn、areturn、return(返回 void；类、接口、实例初始化方法)

 

 

 

8、异常处理指令

• throw 语句抛出异常由 athrow 指令来实现

• 运行时异常会在其他指令检测到异常状况时自动抛出

• catch 语句早期版本使用 jsr 和 ret 指令来实现，现在采用异常表来完成

 

 

9、同步指令

• 方法级的同步：ACC_SYNCHRONIZED

• 方法内同步：monitorenter、monitorexit

 

 

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