Java 虚拟机的指令由以下格式的字节码指令构成:操作码(Opcode 1 字节)[操作数(Oprand)],具有以下两个特点:

  • 由于 Java 虚拟机采用面向操作数栈而不是寄存器的架构,所以大多数的指令都不包含操作数,只有一个操作码。
  • class 文件中放弃了对操作数的长度做对齐,节约了填充和间隔符号需要的空间,但是为了在运行时从字节中重建出具体数据的结构,损失了一些执行效率。

下面对所有指令做个总结(在查找时直接ctrl+F找相应命令):

  • 变量到操作数栈:iload,iload_,lload,lload_,fload,fload_,dload,dload_,aload,aload_

  • 操作数栈到变量:istore,istore_,lstore,lstore_,fstore,fstore_,dstore,dstor_,astore,astore_

  • 常数到操作数栈:bipush,sipush,ldc,ldc_w,ldc2_w,aconst_null,iconst_ml,iconst_,lconst_,fconst_,dconst_

  • 加:iadd,ladd,fadd,dadd

  • 减:isub,lsub,fsub,dsub

  • 乘:imul,lmul,fmul,dmul

  • 除:idiv,ldiv,fdiv,ddiv

  • 余数:irem,lrem,frem,drem

  • 取负:ineg,lneg,fneg,dneg

  • 移位:ishl,lshr,iushr,lshl,lshr,lushr

  • 按位或:ior,lor

  • 按位与:iand,land

  • 按位异或:ixor,lxor

  • 类型转换:

    • i2l,i2f,i2d,l2f,l2d,f2d(放宽数值转换)
    • i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l,d2f(缩窄数值转换)
  • 创建类实便:new

  • 创建新数组:newarray,anewarray,multianwarray

  • 访问类的域和类实例域:getfield,putfield,getstatic,putstatic

  • 把数据装载到操作数栈:baload,caload,saload,iaload,laload,faload,daload,aaload

  • 从操作数栈存存储到数组:bastore,castore,sastore,iastore,lastore,fastore,dastore,aastore

  • 获取数组长度:arraylength

  • 检相类实例或数组属性:instanceof,checkcast

  • 操作数栈管理:pop,pop2,dup,dup2,dup_xl,dup2_xl,dup_x2,dup2_x2,swap

  • 有条件转移:

    • ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull,if_icmpeq,if_icmpene,

    • if_icmplt,if_icmpgt,if_icmple,if_icmpge,if_acmpeq,if_acmpne,lcmp,fcmpl

    • fcmpg,dcmpl,dcmpg

  • 复合条件转移:tableswitch,lookupswitch

  • 无条件转移:goto,goto_w,jsr,jsr_w,ret

  • 调度对象的实便方法:invokevirtual

  • 调用由接口实现的方法:invokeinterface

  • 调用需要特殊处理的实例方法:invokespecial

  • 调用命名类中的静态方法:invokestatic

  • 方法返回:ireturn,lreturn,freturn,dreturn,areturn,return

  • 异常:athrow

  • finally关键字的实现使用:jsr,jsr_w,ret


1.栈和局部变量操作

1.1 将常量压入栈的指令

aconst_null 将null对象引用压入栈

iconst_m1 将int类型常量-1压入栈

iconst_0 将int类型常量0压入栈

iconst_1 将int类型常量1压入栈

iconst_2 将int类型常量2压入栈

iconst_3 将int类型常量3压入栈

iconst_4 将int类型常量4压入栈

iconst_5 将int类型常量5压入栈

lconst_0 将long类型常量0压入栈

lconst_1 将long类型常量1压入栈

fconst_0 将float类型常量0压入栈

fconst_1 将float类型常量1压入栈

dconst_0 将double类型常量0压入栈

dconst_1 将double类型常量1压入栈

bipush 将一个8位带符号整数压入栈

sipush 将16位带符号整数压入栈

ldc 把常量池中的项压入栈

ldc_w 把常量池中的项压入栈(使用宽索引)

ldc2_w 把常量池中long类型或者double类型的项压入栈(使用宽索引)

1.2 从栈中的局部变量中装载值的指令

iload 从局部变量中装载int类型值

lload 从局部变量中装载long类型值

fload 从局部变量中装载float类型值

dload 从局部变量中装载double类型值

aload 从局部变量中装载引用类型值(refernce)

iload_0 从局部变量0中装载int类型值

iload_1 从局部变量1中装载int类型值

iload_2 从局部变量2中装载int类型值

iload_3 从局部变量3中装载int类型值

lload_0 从局部变量0中装载long类型值

lload_1 从局部变量1中装载long类型值

lload_2 从局部变量2中装载long类型值

lload_3 从局部变量3中装载long类型值

fload_0 从局部变量0中装载float类型值

fload_1 从局部变量1中装载float类型值

fload_2 从局部变量2中装载float类型值

fload_3 从局部变量3中装载float类型值

dload_0 从局部变量0中装载double类型值

dload_1 从局部变量1中装载double类型值

dload_2 从局部变量2中装载double类型值

dload_3 从局部变量3中装载double类型值

aload_0 从局部变量0中装载引用类型值

aload_1 从局部变量1中装载引用类型值

aload_2 从局部变量2中装载引用类型值

aload_3 从局部变量3中装载引用类型值

iaload 从数组中装载int类型值

laload 从数组中装载long类型值

faload 从数组中装载float类型值

daload 从数组中装载double类型值

aaload 从数组中装载引用类型值

baload 从数组中装载byte类型或boolean类型值

caload 从数组中装载char类型值

saload 从数组中装载short类型值

将栈中的值存入局部变量的指令

istore 将int类型值存入局部变量

lstore 将long类型值存入局部变量

fstore 将float类型值存入局部变量

dstore 将double类型值存入局部变量

astore 将将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量

istore_0 将int类型值存入局部变量0

istore_1 将int类型值存入局部变量1

istore_2 将int类型值存入局部变量2

istore_3 将int类型值存入局部变量3

lstore_0 将long类型值存入局部变量0

lstore_1 将long类型值存入局部变量1

lstore_2 将long类型值存入局部变量2

lstore_3 将long类型值存入局部变量3

fstore_0 将float类型值存入局部变量0

fstore_1 将float类型值存入局部变量1

fstore_2 将float类型值存入局部变量2

fstore_3 将float类型值存入局部变量3

dstore_0 将double类型值存入局部变量0

dstore_1 将double类型值存入局部变量1

dstore_2 将double类型值存入局部变量2

dstore_3 将double类型值存入局部变量3

astore_0 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量0

astore_1 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量1

astore_2 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量2

astore_3 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量3

iastore 将int类型值存入数组中

lastore 将long类型值存入数组中

fastore 将float类型值存入数组中

dastore 将double类型值存入数组中

aastore 将引用类型值存入数组中

bastore 将byte类型或者boolean类型值存入数组中

castore 将char类型值存入数组中

sastore 将short类型值存入数组中

wide指令

wide 使用附加字节扩展局部变量索引

1.3 通用(无类型)栈操作

nop 不做任何操作

pop 弹出栈顶端一个字长的内容

pop2 弹出栈顶端两个字长的内容

dup 复制栈顶部一个字长内容

dup_x1 复制栈顶部一个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的两个字长的内容压入栈

dup_x2 复制栈顶部一个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈

dup2 复制栈顶部两个字长内容

dup2_x1 复制栈顶部两个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈

dup2_x2 复制栈顶部两个字长的内容,然后将复制内容及原来弹出的四个字长的内容压入栈

swap 交换栈顶部两个字长内容

1.4 类型转换

i2l 把int类型的数据转化为long类型

i2f 把int类型的数据转化为float类型

i2d 把int类型的数据转化为double类型

l2i 把long类型的数据转化为int类型

l2f 把long类型的数据转化为float类型

l2d 把long类型的数据转化为double类型

f2i 把float类型的数据转化为int类型

f2l 把float类型的数据转化为long类型

f2d 把float类型的数据转化为double类型

d2i 把double类型的数据转化为int类型

d2l 把double类型的数据转化为long类型

d2f 把double类型的数据转化为float类型

i2b 把int类型的数据转化为byte类型

i2c 把int类型的数据转化为char类型

i2s 把int类型的数据转化为short类型

1.5 整数运算

iadd 执行int类型的加法

ladd 执行long类型的加法

isub 执行int类型的减法

lsub 执行long类型的减法

imul 执行int类型的乘法

lmul 执行long类型的乘法

idiv 执行int类型的除法

ldiv 执行long类型的除法

irem 计算int类型除法的余数

lrem 计算long类型除法的余数

ineg 对一个int类型值进行取反操作

lneg 对一个long类型值进行取反操作

iinc 把一个常量值加到一个int类型的局部变量上

1.6 逻辑运算

移位操作

ishl 执行int类型的向左移位操作

lshl 执行long类型的向左移位操作

ishr 执行int类型的向右移位操作

lshr 执行long类型的向右移位操作

iushr 执行int类型的向右逻辑移位操作

lushr 执行long类型的向右逻辑移位操作

按位布尔运算

iand 对int类型值进行“逻辑与”操作

land 对long类型值进行“逻辑与”操作

ior 对int类型值进行“逻辑或”操作

lor 对long类型值进行“逻辑或”操作

ixor 对int类型值进行“逻辑异或”操作

lxor 对long类型值进行“逻辑异或”操作

1.7 浮点运算

fadd 执行float类型的加法

dadd 执行double类型的加法

fsub 执行float类型的减法

dsub 执行double类型的减法

fmul 执行float类型的乘法

dmul 执行double类型的乘法

fdiv 执行float类型的除法

ddiv 执行double类型的除法

frem 计算float类型除法的余数

drem 计算double类型除法的余数

fneg 将一个float类型的数值取反

dneg 将一个double类型的数值取反

2.对象和数组

2.1 对象操作指令

new 创建一个新对象

checkcast 确定对象为所给定的类型

getfield 从对象中获取字段

putfield 设置对象中字段的值

getstatic 从类中获取静态字段

putstatic 设置类中静态字段的值

instanceof 判断对象是否为给定的类型

2.2 数组操作指令

newarray 分配数据成员类型为基本上数据类型的新数组

anewarray 分配数据成员类型为引用类型的新数组

arraylength 获取数组长度

multianewarray 分配新的多维数组

3.控制流

3.1 条件分支指令

ifeq 如果等于0,则跳转

ifne 如果不等于0,则跳转

iflt 如果小于0,则跳转

ifge 如果大于等于0,则跳转

ifgt 如果大于0,则跳转

ifle 如果小于等于0,则跳转

if_icmpcq 如果两个int值相等,则跳转

if_icmpne 如果两个int类型值不相等,则跳转

if_icmplt 如果一个int类型值小于另外一个int类型值,则跳转

if_icmpge 如果一个int类型值大于或者等于另外一个int类型值,则跳转

if_icmpgt 如果一个int类型值大于另外一个int类型值,则跳转

if_icmple 如果一个int类型值小于或者等于另外一个int类型值,则跳转

ifnull 如果等于null,则跳转

ifnonnull 如果不等于null,则跳转

if_acmpeq 如果两个对象引用相等,则跳转

if_acmpnc 如果两个对象引用不相等,则跳转

3.2 比较指令

lcmp 比较long类型值

fcmpl 比较float类型值(当遇到NaN时,返回-1)

fcmpg 比较float类型值(当遇到NaN时,返回1)

dcmpl 比较double类型值(当遇到NaN时,返回-1)

dcmpg 比较double类型值(当遇到NaN时,返回1)

3.3 无条件转移指令

goto 无条件跳转

goto_w 无条件跳转(宽索引)

3.4 表跳转指令

tableswitch 通过索引访问跳转表,并跳转

lookupswitch 通过键值匹配访问跳转表,并执行跳转操作

3.5 异常

athrow 抛出异常或错误

finally子句

jsr 跳转到子例程

jsr_w 跳转到子例程(宽索引)

rct 从子例程返回

4.方法调用与返回

4.1 方法调用指令

invokcvirtual 运行时按照对象的类来调用实例方法

invokespecial 根据编译时类型来调用实例方法

invokestatic 调用类(静态)方法

invokcinterface 调用接口方法

4.2 方法返回指令

ireturn 从方法中返回int类型的数据

lreturn 从方法中返回long类型的数据

freturn 从方法中返回float类型的数据

dreturn 从方法中返回double类型的数据

areturn 从方法中返回引用类型的数据

return 从方法中返回,返回值为void

5.线程同步

montiorenter 进入并获取对象监视器

monitorexit 释放并退出对象监视器

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