跟随Javac代码来解答字节码的疑惑

Posted 2020-11-25 studying

　　前言　　

　　本文是跟随掘金小册张师傅的《JVM字节码从入门到精通》练习而写的。

 

　　问题

　　问题一:

　　有如下代码：

 1 package com.sun.tools.javac;
 2 
 3 /**
 4  * @author TY
 5  */
 6 public class Foo {
 7 
 8     public static void foo() {
 9         int a = 0;
10         int b = 6;
11         int c = 130;
12         int d = 33000;
13     }
14 
15 }

　　很简单的一段代码，看似没有什么值得讨论的地方，然而将代码用javap查看下字节码：

 

　　可以看到针对定义的不同的变量，字节码的指令是不同的，虽然都是整数。。。那为什么呢？简单分析就可以得知，是和

声明的值的大小有关系，针对不同的大小范围采用不同的字节码指令。但是如何验证我们的想法呢？相信很多人是不知道的。下面会讲到如何验证

我们的想法。

 

 

　　问题二:

　　再有如下代码：

 1 package com.sun.tools.javac;
 2 
 3 /**
 4  * @author TY
 5  */
 6 public class Switch {
 7 
 8     public static void foo() {
 9         int a = 0;
10         switch (a) {
11             case 0:
12                 System.out.println("#0");
13                 break;
14             case 1:
15                 System.out.println("#1");
16                 break;
17             default:
18                 System.out.println("default");
19                 break;
20         }
21     }
22 
23 }

　　简单的一段swtich...case逻辑，看着也没有什么问题，再看看字节码：

 

　　看到上面的字节码，采用的是looupswitch，而我们知道，switch...case语句底层有两种指令：tableswitch和looupswitch，之前我

在学习的时候就只是知道tableswtich适用于case值比较紧凑的情况，而lookupswitch适用于case值比较稀疏的情况。但是上面的代码

case值分别是0和1，，，这这这，算哪门子稀疏了，所以为什么要用lookupswitch而不用tableswtich呢？

　　

　　Javac源码

 

　　我们知道将Java代码编译成字节码的命令是Javac，所以关于上面的问题，都应该在Javac的源码里面去找答案。

　　首先下载Javac的源码，这里我提供张师傅提供的地址：javac-source-code-reading

　　下载好之后用IDEA打开:

　　

 

 

　　上面的out目录是我自己建的，不然运行javac的入口main函数会报错让指定class码输出目录。

　　新建了目录之后需要到项目设置里面设置：

　　

 

 

 　　

　　然后将com.sun.tools下面的两个包给排除掉，不然编译通不过

　　

　　这些做好之后就可以执行下javac的入口函数: com.sun.tools.javac.Main

　　直接执行来看看：

　　

 

 

 　　执行结果：

　　

 

 

 　　好熟悉的输出，这不是在命令行里面直接执行javac的输出吗？

　　

　　所以，知道该怎么做了吧，需要加一个参数，参数就是要编译的java类的名字，我新建一个Hello类，随便写点啥。。。

　　

　　然后将Hello类的路径填写到Main的传入参数里面：

　　

 

 

　　再执行Main函数就可以看到Hello类的同级目录下就多了一个class文件：

　　

 

 

 　　这就说明我们可以跟着Javac的源代码进行调试了，不过在此之前需要设置下:

　　

　　将Module source移到系统安装的JDK的前面，这样才能正常的调试而不是调试的时候跳转到安装的JDK里面去。

　　可以调试Javac的代码意味着很多东西，我们遇到不理解的字节码的时候可以跟着Javac源码走一遍，看人家到底是怎么去实现的。

　　接下来回到上面的两个问题，对应的Javac的源码分别在com.sun.tools.javac.jvm.Item类和com.sun.tools.javac.jvm.Gen类中，比如问题一代码对应下面：

　　

 

 

　　可以看到针对值得大小不同走了不同的逻辑：

　　-1到5：iconst_0

　　-128到127：bipush

　　-32768到32767：sipush

　　然后超过以上的范围则是：ldc

 

　　而问题二对应的代码在Gen类visitSwitch方法中，重点代码是下面这段：

　　

 

　　hi和lo是在的代码逻辑中分别指向case的最大和最小值。我们将case值0和1代入其中：

　　最终table_space_cost + 3 * table_time_cost = 15，而looup_space_cost + 3 * looup_time_cost = 13，

所以最终选用了lookupswitch指令。关于为什么要采用这样的算法我暂时不知，但至少对照着Javac源码知道了算法逻辑，不至于遇到

问题的时候一脸懵。。

　　

　　总结

　　本文主要讲述了如何调试Javac源码以及如何运用Javac源码解答一些字节码的问题。

　　另外，推荐掘金小册张师傅的小册《JVM字节码从入门到精通》

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