java关键字之instanceof

Posted 2022-08-07 jpfss

首先来看段测试代码

public class TestInstanceof
  public static void main(String[] args)
        int a = 1;
        if(a instanceof String)
         System.out.println("a instanceof String");
      
    

对这段代码进行编译,编译器首先会将源代码中的字符转换为Token(com.sun.tools.javac.parser.Token) 序列, 我们关注的是关键字instanceof ,它会被映射到一个Token.INSTANCEOF的token.  转换为Token序列这个过程主要是JavacParser结合Scanner类完成。

接着会尝试生成语法树节点，我们关注的代码 "a instanceof String"会生成JCTree.JCInstanceOf这个节点.

接下来进行语义分析,主要的过程在com.sun.tools.javac.comp.Attr.attribClassBody这个方法中。在这个方法中，会对上面的JCTree.JCInstanceOf这个节点进行类型检查,见下图

在第一行的方法中，首先获取变量a所对应的Type,最终发现a是一个int类型的Type,然后进入下面的check

int类型的Type，其tag为4，所以会进到typeTagError里,tag<9的都是基本类型1--byte,2--char,3--short,4--int,5--long,6--float,7--double,8--boolean,9--void

可以看到，对于instanceof关键字来说，其左边一定要是个引用类型的变量,所以此处会报错

===================================================================================================================================

接下来我们更改下上面的测试代码

int a = 1; 改为Integer a = 1;此时的变量a是一个引用了,再次进行编译

再次进入到visitTypeTest方法中

前面三个check方法都可以通过,重点看下checkCastable方法,从字面意思来看，这个方法是检查是否可以进行强制转换。查阅jvm的官方文档，是否可以进行强制转换需要遵守以下规范(S instanceof T)

按照上面的规范，更改后的测试代码也无法编译通过,产生如下报错

===================================================================================================================================

再次更改下上面的测试代码Integer a = 1;改为 String a="1"；重新进行编译

这次上面的check都会通过，最后会为JCTree.JCInstanceOf生成instanceOf字节码指令,这部分代码在com.sun.tools.javac.jvm.Gen.visitTypeTest方法中.最终生成的字节码指令如下:

if(a instanceof String) 这行代码会生成两条指令,一条instanceof,一条ifeq

**********************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************

以上的过程都发生在javac编译时，下面看下运行期jvm对该指令是如何进行处理的。首先我们可以自行先思考下，比如 “a instanceof MyClass”,其实可以理解为左边引用a所对应的class是否可以与右边myClass互相进行转换.那再思考下，什么情况下类可以进行相互转换呢?在java中有两种情况，一种是接口实现，另一种是继承，根据这两种情况，即A的super和interface路径上是否存在MyClass,这样就可以很容易实现这个instanceof的功能了，在本人的简易jvm实现中已经实现了这个功能。下面我们来看下hotspot jvm中是如何处理的，Hotspot的实现思路与本人的大致相同，不同的是其思路更为效率点，比如以继承为例子:

A----->B----->C------>D------>E----->Object

从左到右为类继承,引用a表示的class A，那如何快速判断a instanceof E为true？在本人的实现中，每个类记录了其父类，所以每次执行该指令时，依次遍历父类，如果有相等则说明为true。而在hotspot vm中，它使用了一个数组来保存这个继承关系，如下:

A.dis[0]=Object

A.dis[1]=E

A.dis[2]=D

A.dis[3]=C

A.dis[4]=B

解释下这个数组，我们定义一个depth，表示继承链上经过多少步可以到达Object，这个多少步就是数组的下标，比如a instanceof E,E只需要经过1步就可到达Object,而在A记录的数组中A.dis[1] = E,正好符合，这样以后判断instanceof时可以O(1)的时间判断出结果!

实际在hotspot vm中针对instanceof还有其他的优化，具体可以看这篇文章《Fast subtype checking in the HotSpot JVM》

原文地址：https://blog.csdn.net/chengzhang1989/article/details/73309298