欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页

解读HelloWorld字节码

程序员文章站 2022-04-18 14:46:23
...

上一篇文章我们拿到了HelloWorld的字节码,这回我们来搞他,我稍微整理一下,我们一起来研究。

字节码的组成

1.首先是类主体的定义部分,包括了我们的类版本号,访问修饰符

public class HelloWorld
  minor version: 0//次版本号
  major version: 52//主版本号52对应jdk1.8
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER

2.就是我们的常量池部分,程序运行的时候会形成一个表格,#号代表是表的位置,通过访问位置便可以查到这个位置对应的引用,我们看到引用的右边还是会有#号,这种就是要不断查表获取最原始的地址。

Constant pool: //常量池部分
   #1 = Methodref          #6.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #21.#22        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = String             #23            // Hello World!
   #4 = Methodref          #24.#25        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Class              #26            // HelloWorld
   #6 = Class              #27            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               LHelloWorld;
  #14 = Utf8               main
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = Utf8               args
  #17 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               HelloWorld.java
  #20 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #21 = Class              #28            // java/lang/System
  #22 = NameAndType        #29:#30        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #23 = Utf8               Hello World!
  #24 = Class              #31            // java/io/PrintStream
  #25 = NameAndType        #32:#33        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #26 = Utf8               HelloWorld
  #27 = Utf8               java/lang/Object
  #28 = Utf8               java/lang/System
  #29 = Utf8               out
  #30 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #31 = Utf8               java/io/PrintStream
  #32 = Utf8               println
  #33 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V

3.部分便是我们的方法了,我们的默认的构造方法也是一个方法,会在我们的字节码中体现出来。
构造方法:

public HelloWorld();//构造方法
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   LHelloWorld;

main函数:

public static void main(java.lang.String[]);//main函数
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #3                  // String Hello World!
         5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       9     0  args   [Ljava/lang/String;

我们方法也是保护了方法名,参数,访问修饰符,包括方法的具体内容,和我们的实际代码会对应得上,LineNumberTable保存了字节码和源码之间的对应关系,LocalVariableTable则是我们诚信运行时候的局部变量,我们看到我们的main函数上面的args参数保存在了本地变量的部分。

字节码的运行过程

我们看到实际的代码运行其实关键的几句:

 0: getstatic     #2                 
 3: ldc           #3                  
 5: invokevirtual #4                  
 8: return

我们把涉及到的几个关键常量拿过来,//后面的注释其实是方便我们阅读的内容,实际执行的时候不会有的。

位置 内容
#2 Fieldref #21.#22 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream
#3 String #23 // Hello World!
#4 Methodref #24.#25
#21 Class #28 // java/lang/System
#22 #29:#30 // out:Ljava/io/PrintStream
#23 Utf8 Hello World!
#24 Class #31 // java/io/PrintStream
#25 NameAndType #32:#33 // println:
#28 Utf8 java/lang/System
#29 Utf8 out
#30 Utf8 Ljava/io/PrintStream
#31 Utf8 java/io/PrintStream
#32 Utf8 println
#33 Utf8 (Ljava/lang/String;)V

程序运行过程如下:
getstatic #2 表示从2中获取静态变量,#2又是来自#21.#22 ,#22又是来自#29和#30,#29和#30就是我们的out::printStream
第一步指令就是拿到我们的输出对象流。
ldc #3是把我们的常量压入栈中,#3对应的是我们字符串Hello World
invokevirtual #4 是我们的方法引用,查表过去就是我们的#24.#25,
#24则是#31 java/io/PrintStream,#25则是拿到我们的println((Ljava/lang/String;)V),这里其实是在执行我们的打印操作。
连起来就是如下结果:
getstatic out::printStream //加载静态变量
ldc “Hello World” //"hello world"放入操作数栈
invokevirtual println((Ljava/lang/String;)V) //执行方法print(string)

实际的操作过程会伴随堆栈中的的数据变化,后面我们详细分析,虚拟机的指令用法需要参考jvm规范JVM规范
jdk8的参考:jvm8规范

相关标签: JVM基础