深入JVM内核（十）——字节码执行

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-05-16 08:42 411阅读 0赞

**由于之前看的容易忘记，因此特记录下来，以便学习总结与更好理解，该系列博文也是第一次记录，所有有好多不完善之处请见谅与留言指出，如果有幸大家看到该博文，希望报以参考目的看浏览，如有错误之处，谢谢大家指出与留言。**

**目录**

1、javap

2、简单的字节码执行过程

3、常用的字节码

4、使用ASM生成Java字节码

5、JIT及其相关参数

6、总结—路漫漫其修远兮 吾将上下而求索

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## 1、javap ##

— class文件反汇编工具

![70][]

— javap –verbose Calc

public int calc();
      Code:
       Stack=2, Locals=4, Args_size=1
       0:   sipush  500
       3:   istore_1
       4:   sipush  200
       7:   istore_2
       8:   bipush  50
       10:  istore_3
       11:  iload_1
       12:  iload_2
       13:  iadd
       14:  iload_3
       15:  idiv
       16:  ireturn
    }

## 2、简单的字节码执行过程 ##

![70 1][]

![70 2][]

![70 3][]

![70 4][]

![70 5][]

![70 6][]

![70 7][]

![70 8][]

1、void setAge(int) 方法的字节码

2、2A 1B B5 00 20 B1

3、2A \_aload\_0

无参

将局部变量slot0 作为引用 压入操作数栈

4、1B \_iload\_1

无参

将局部变量slot1 作为整数 压入操作数栈

5、B5 \_putfield

设置对象中字段的值

参数为2bytes (00 20) (指明了字段)

指向常量池的引用

Constant\_Fieldref

此处为User.age

弹出栈中2个对象:objectref, value

将栈中的value赋给objectref的给定字段

6、B1 \_return

## 3、常用的字节码 ##

1、常量入栈

![70 9][]

2、局部变量压栈

xload(x为i l f d a)

分别表示int，long，float，double，object ref

xload\_n(n为0 1 2 3)

xaload(x为i l f d a b c s)

分别表示int, long, float, double, obj ref ,byte,char,short

从数组中取得给定索引的值，将该值压栈

iaload

执行前，栈：..., arrayref, index

它取得arrayref所在数组的index的值，并将值压栈

执行后，栈：..., value

3、出栈装载入局部变量

xstore(x为i l f d a)

出栈，存入局部变量

xstore\_n(n 0 1 2 3)

出栈，将值存入第n个局部变量

xastore(x为i l f d a b c s)

将值存入数组中

iastore

执行前，栈：...,arrayref, index, value

执行后，栈：...

将value存入arrayref\[index\]

4、通用栈操作（无类型）

nop

pop

弹出栈顶1个字长

dup

复制栈顶1个字长，复制内容压入栈

5、类型转化

![70 10][]

6、i2l

将int转为long

执行前，栈：..., value

执行后，栈：...,result.word1,result.word2

弹出int，扩展为long，并入栈

7、整数运算

![70 11][]

8、浮点运算

![70 12][]

9、对象操作指令

—  new

— getfield

— putfield

— getstatic

— putstatic

10、条件控制

— ifeq  如果为0，则跳转

— ifne  如果不为0，则跳转

— iflt   如果小于0 ，则跳转

— ifge  如果大于0，则跳转

— if\_icmpeq 如果两个int相同，则跳转

11、ifeq

— 参数 byte1,byte2

— value出栈 ，如果栈顶value为0则跳转到(byte1<<8)|byte2

— 执行前，栈：...,value

— 执行后，栈：...

12、方法调用

—  invokevirtual

— invokespecial

— invokestatic

— invokeinterface

— xreturn(x为 i l f d a 或为空)

## 4、使用ASM生成Java字节码 ##

1、ASM

— Java字节码操作框架

— 可以用于修改现有类或者动态产生新类

— 用户

AspectJ

Clojure

Ecplise

spring

cglib

— hibernate

ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS|ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);  
    cw.visit(V1_7, ACC_PUBLIC, "Example", null, "java/lang/Object", null);  
    MethodVisitor mw = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null,  null);  
    mw.visitVarInsn(ALOAD, 0);  //this 入栈
    mw.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V");  
    mw.visitInsn(RETURN);  
    mw.visitMaxs(0, 0);  
    mw.visitEnd();  
    mw = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "main",  "([Ljava/lang/String;)V", null, null);  
    mw.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out",  "Ljava/io/PrintStream;");  
    mw.visitLdcInsn("Hello world!");  
    mw.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println",  "(Ljava/lang/String;)V");  
    mw.visitInsn(RETURN);  
    mw.visitMaxs(0,0);  
    mw.visitEnd();  
    byte[] code = cw.toByteArray();  
    AsmHelloWorld loader = new AsmHelloWorld();  
    Class exampleClass = loader  
        .defineClass("Example", code, 0, code.length);  
    exampleClass.getMethods()[0].invoke(null, new Object[] { null });

2、模拟实现AOP字节码织入

在函数开始部分或者结束部分嵌入字节码

可用于进行鉴权、日志等

![70 13][]

我们需要嵌入的内容

![70 14][]

3、

class AddSecurityCheckClassAdapter extends ClassVisitor {
        public AddSecurityCheckClassAdapter( ClassVisitor cv) {
    		super(Opcodes.ASM5, cv);
    	}
        // 重写 visitMethod，访问到 "operation" 方法时，
        // 给出自定义 MethodVisitor，实际改写方法内容
        public MethodVisitor visitMethod(final int access, final String name, 
            final String desc, final String signature, final String[] exceptions) { 
            MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature,exceptions);
            MethodVisitor wrappedMv = mv; 
            if (mv != null) { 
                // 对于 "operation" 方法
                if (name.equals("operation")) { 
                    // 使用自定义 MethodVisitor，实际改写方法内容
                    wrappedMv = new AddSecurityCheckMethodAdapter(mv); 
                } 
            } 
            return wrappedMv; 
        } 
    }

class AddSecurityCheckMethodAdapter extends MethodVisitor { 
    	 public AddSecurityCheckMethodAdapter(MethodVisitor mv) { 
    		 super(Opcodes.ASM5,mv); 
    	 } 
    	 public void visitCode() { 
    		 visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "geym/jvm/ch10/asm/SecurityChecker", 
    			"checkSecurity", "()Z"); 
    		 super.visitCode();
    	 } 
    }

public class Generator{ 
    	 public static void main(String args[]) throws Exception { 
    		 ClassReader cr = new ClassReader("geym.jvm.ch10.asm.Account"); 
    		 ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS|ClassWriter.COMPUTE_FRAMES); 
    		 AddSecurityCheckClassAdapter classAdapter = new AddSecurityCheckClassAdapter(cw); 
    		 cr.accept(classAdapter, ClassReader.SKIP_DEBUG); 
    		 byte[] data = cw.toByteArray(); 
    		 File file = new File("bin/geym/jvm/ch10/asm/Account.class"); 
    		 FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file); 
    		 fout.write(data); 
    		 fout.close(); 
    	 } 
    }

SecurityChecker.checkSecurity ...

operation....

## 5、JIT及其相关参数 ##

1、字节码执行性能较差，所以可以对于热点代码编译成机器码再执行，在运行时的编译， 叫做JIT Just-In-Time

2、JIT的基本思路是，将热点代码，就是执行比较频繁的代码，编译成机器码。

![70 15][]

![70 16][]

![70 17][]

![70 18][]

3、JIT

public class JITTest {
    
        public static void met(){
            int a=0,b=0;
            b=a+b;
        }
        
        public static void main(String[] args) {
            for(int i=0;i<1000;i++){
                met();
            }
        }
    }

\-XX:CompileThreshold=1000

\-XX:+PrintCompilation

![70 19][]

4、-Xint

解释执行

5、-Xcomp

全部编译执行

6、-Xmixed

默认，混合

[70]: /images/20220516/acf9e667104a4f06be4e2cebd54d471c.png
[70 1]: /images/20220516/c02244679fda4effa88259f75652b4af.png
[70 2]: /images/20220516/ddc99c350a86479c85336465ea4a0738.png
[70 3]: /images/20220516/a82ec54f62ed4e0cbe208ac25ff0529a.png
[70 4]: /images/20220516/e1d319a387904c238c13407ee5558f1c.png
[70 5]: /images/20220516/929117be2dd8477f8d900b0badcbaa03.png
[70 6]: /images/20220516/7ad8cb7990a740a1ad1505869401abad.png
[70 7]: /images/20220516/c91938b5929349c69587a799affa69ab.png
[70 8]: /images/20220516/6b5e549681a64dce843ed9965d3c93bc.png
[70 9]: /images/20220516/7076fa94eb7646acbb67106e60147981.png
[70 10]: /images/20220516/750239e7552f48db9cd006c3b3e6dafa.png
[70 11]: /images/20220516/7d81ea99836a41afbf44dbeb2d363aad.png
[70 12]: /images/20220516/b33ff3192af74a84932181e2a1a1b7e7.png
[70 13]: /images/20220516/e4827349ce2f4538a6776c36188c7c23.png
[70 14]: /images/20220516/4e4e7347ad19448f9370308960eaa0e6.png
[70 15]: /images/20220516/f4a02b1b6961431499442eb28fe00957.png
[70 16]: /images/20220516/6246af03abd94eec8ef2f0fd81b8c5e1.png
[70 17]: /images/20220516/6235f18ba544496ca9d747d12914ded0.png
[70 18]: /images/20220516/bba118bcc9774208bdeced9d5298a160.png
[70 19]: /images/20220516/74a4898df32b4767a8024e8624f036ed.png