Java虚拟机站之操作数栈

环境：jdk1.8 首先来一张图看看jvm的运行时数据区如下(有个印象即可)：什么是操作数栈？- 与局部变量表一样，均以字长为单位的数组。不过局部变量表用的是索引，操作数栈是弹栈/压栈来访问。操作数栈可理解为java虚拟机栈中的一个用于计算的临时数据存储区。- 存储的数据与局部变量表一致含int、long、float、double、reference、...

Lidisam

22378人浏览 · 2018-12-26 22:22:32

Lidisam · 2018-12-26 22:22:32 发布

环境：jdk1.8

首先来一张图看看jvm的运行时数据区如下(有个印象即可)：

什么是操作数栈？

 
    - 与局部变量表一样，均以字长为单位的数组。不过局部变量表用的是索引，操作数栈是弹栈/压栈来访问。操作数栈可理解为java虚拟机栈中的一个用于计算的临时数据存储区。 
   
    - 存储的数据与局部变量表一致含int、long、float、double、reference、returnType，操作数栈中byte、short、char压栈前(bipush)会被转为int。 
   
    - 数据运算的地方，大多数指令都在操作数栈弹栈运算，然后结果压栈。 
   
    - java虚拟机栈是方法调用和执行的空间，每个方法会封装成一个栈帧压入占中。其中里面的操作数栈用于进行运算，当前线程只有当前执行的方法才会在操作数栈中调用指令（可见java虚拟机栈的指令主要取于操作数栈）。 
   
    - int类型在-1~5、-128~127、-32768~32767、-2147483648~2147483647范围分别对应的指令是iconst、bipush、sipush、ldc(这个就直接存在常量池了)

举例一个加法过程：

 
    public class Hello { 
   
        public static void main(String[] args) { 
   
            Hello hello = new Hello(); 
   
            int testVal = hello.test(); 
   
        } 
   
        public int test() { 
   
            //int类型 
   
            int a = 5 + 10;      //验证直接相加在编译阶段已合并完结果 
   
            int b = a + 3;        //探究变量与常量的相加过程 
   
            b = b + 6;             //验证int不在-1~5，在-128~127范围的指令是bipush 
   
            b = b + 128;         //验证int不在-128~127，在-32768~32767范围的指令是sipush 
   
            b = b + 32768;     //验证int不在-32768~32767，在-2147483648~2147483647范围的指令是ldc(ldc：从常量池取并压栈，所以这个范围的int是存在常量池) 
   
            //short                  //验证byte、short、char在操作数栈压栈前均会转为int 
   
            short a_s = 5 + 10; 
   
            short b_s = (short)(a_s + 3); 
   
            //float类型            //以下验证float、double、String均是从常量池中取出(均使用了ldc、ldc_w、ldc2_w其中一个) 
   
            float a_f = 5.00F + 10.00F; 
   
            float b_f = a_f + 3.00F; 
   
            //double类型 
   
            double a_d = 5.00D + 10.00D; 
   
            double b_d = a_d + 3.00D; 
   
            //String类型 
   
            String a_str = "a" + "b"; 
   
            String b_str = a_str + "c"; 
   
            return b; 
   
        } 
   
    }

首先这个会保存在方法的Code 属性中，javac Hello.java编译，然后javap -verbose Hello.class反编译分析test()方法如下：

 
        Code: 
   
          stack=4, locals=13, args_size=1 
   
             0: bipush        15 //1 15压入操作数的栈顶(编译过程中5+10合并成15，并且由于15在-128-127范围，即用bipush)  压栈 
   
             2: istore_1           //2  从栈顶弹出并压入局部变量表访问索引为1的Slot                                                                    弹栈入局部变量表 
   
             3: iload_1            //3  将局部变量表中访问索引为1的Slot重新压入栈顶                                                                    局部变量表入栈 
   
             4: iconst_3          //4  数值3压入操作数的栈顶(范围-1~5，即用指令iconst)                                                              压栈 
   
             5: iadd                //5  将栈顶的前两个弹出并进行加法运算后将结果重新压入栈顶                                                     前两弹栈相加 
   
             6: istore_2          //6   从栈顶弹出并压入局部变量表访问索引为2的Slot                                                                    弹栈入局部变量表 
   
             7: iload_2            //7  将局部变量表中访问索引为2的Slot重新压入栈顶                                                                    局部变量表入栈 
   
             8: bipush        6  //8  6压入操作数的栈顶(在-128-127范围，用bipush指令)  
   
            10: iadd 
   
            11: istore_2 
   
            12: iload_2 
   
            13: sipush     128//9  128压入操作数的栈顶(在-32768~32767范围，用sipush指令)  
   
            16: iadd 
   
            17: istore_2 
   
            18: iload_2 
   
            19: ldc           #5  // int 32768  //10  128压入操作数的栈顶(在-2147483648~2147483647范围，用ldc指令)  
   
            21: iadd 
   
            22: istore_2 
   
            23: bipush        15 //11  验证了short、byte、char压栈前都会转为int 
   
            25: istore_3 
   
            26: iload_3 
   
            27: iconst_3 
   
            28: iadd 
   
            29: i2s 
   
            30: istore        4 
   
            32: ldc           #6   // float 15.0f //12  以下验证float、double、String均是从常量池中取出(均使用了ldc、ldc_w、ldc2_w其中一个) 
   
            34: fstore        5 
   
            36: fload         5 
   
            38: ldc           #7                  // float 3.0f 
   
            40: fadd 
   
            41: fstore        6 
   
            43: ldc2_w        #8                  // double 15.0d 
   
            46: dstore        7 
   
            48: dload         7 
   
            50: ldc2_w        #10                 // double 3.0d 
   
            53: dadd 
   
            54: dstore        9 
   
            56: ldc           #12                 // String ab 
   
            58: astore        11 
   
            60: new           #13                 // class java/lang/StringBuilder 
   
            63: dup 
   
            64: invokespecial #14                 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 
   
            67: aload         11 
   
            69: invokevirtual #15                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
   
            72: ldc           #16                 // String c 
   
            74: invokevirtual #15                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
   
            77: invokevirtual #17                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 
   
            80: astore        12 
   
            82: iload_2 
   
            83: ireturn                        //13  返回结果