JVM学习笔记 03 - 字节码
字节码
一句话概括 JVM 与操作系统之间的关系：JVM 上承开发语言，下接操作系统，它的中间接口就是字节码。
- JVM：等同于操作系统；
- Java 字节码：等同于汇编语言。
Java 字节码一般都比较容易读懂，这从侧面上证明 Java 语言的抽象程度比较高。你可以把 JVM 认为是一个翻译器，会持续不断的翻译执行 Java 字节码，然后调用真正的操作系统函数，这些操作系统函数是与平台息息相关的。
使用 JDK 的工具 javac 进行编译后，会产生 HelloWorld 的字节码。
我们一直在说 Java 字节码是沟通 JVM 与 Java 程序的桥梁，下面使用 javap 来稍微看一下字节码到底长什么样子。
0 getstatic #2
3 ldc #3
5 invokevirtual #4
8 return
Java 虚拟机采用基于栈的架构，其指令由操作码和操作数组成。这些字节码指令，就叫作 opcode。其中，getstatic、ldc、invokevirtual、return 等，就是 opcode，可以看到是比较容易理解的。
我们继续使用 hexdump 看一下字节码的二进制内容。与以上字节码对应的二进制，就是下面这几个数字（可以搜索一下）。
b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1
注意：这里是二进制文件的16进制表示，也就是hex，一般分析二进制文件都是以hex进行分析。
我们可以看一下它们的对应关系。
0xb2 getstatic 获取静态字段的值
0x12 ldc 常量池中的常量值入栈
0xb6 invokevirtual 运行时方法绑定调用方法
0xb1 return void 函数返回代码例子
public long test(long);
descriptor: (J)J
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=4, locals=5, args_size=2
0: aload_0
1: getfield #2 // Field a:I
4: i2l
5: lload_1
6: ladd
7: getstatic #3 // Field C:J
10: ladd
11: lstore_3
12: lload_3
13: lreturn
LineNumberTable:
line 13: 0
line 14: 12
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 14 0 this LB;
0 14 1 num J
12 2 3 ret J执行过程
回顾一下 JVM 运行时的相关内容。main 线程会拥有两个主要的运行时区域：Java 虚拟机栈和程序计数器。其中，虚拟机栈中的每一项内容叫作栈帧，栈帧中包含四项内容：局部变量报表、操作数栈、动态链接和完成出口。
我们的字节码指令，就是靠操作这些数据结构运行的。下面我们看一下具体的字节码指令。
字节码的执行流程可以这样理解：字节码在Java虚拟机栈中被执行，每一项内容都可以看作是一个栈帧，栈帧的结构包括局部变量表、操作数栈、链接、返回地址。这时候就很明了了，栈帧的执行流程就是字节码的执行流程了。类中变量会被解析到局部变量表，然后对操作数栈进行入栈出栈的操作，在此期间有可能引用到动态或静态链接，最后把计算结果的引用地址返回。
查看字节码
命令行查看字节码
使用下面的命令编译源代码 A.java。如果你用的是 Idea，可以直接将参数追加在 VM options 里面。
javac -g:lines -g:vars A.java
这将强制生成 LineNumberTable 和 LocalVariableTable。
然后使用 javap 命令查看 A 和 B 的字节码。
javap -p -v A
javap -p -v B
这个命令，不仅会输出行号、本地变量表信息、反编译汇编代码，还会输出当前类用到的常量池等信息。
可视化查看字节码
我们可以使用更加直观的工具 jclasslib，来查看字节码中的具体内容了。
我们观察到还有 LineNumberTable 等选项，该属性的作用是描述源码行号与字节码行号（字节码偏移量）之间的对应关系。有这些信息，在 debug 时，就能获取到发生异常的源代码行号。