解读HelloWorld字节码

简介: 解读HelloWorld字节码

上一篇文章我们拿到了HelloWorld的字节码,这回我们来搞他,我稍微整理一下,我们一起来研究。

字节码的组成

1.首先是类主体的定义部分,包括了我们的类版本号,访问修饰符

public class HelloWorld
  minor version: 0//次版本号
  major version: 52//主版本号52对应jdk1.8
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER

2.就是我们的常量池部分,程序运行的时候会形成一个表格,#号代表是表的位置,通过访问位置便可以查到这个位置对应的引用,我们看到引用的右边还是会有#号,这种就是要不断查表获取最原始的地址。

Constant pool: //常量池部分
   #1 = Methodref          #6.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #21.#22        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = String             #23            // Hello World!
   #4 = Methodref          #24.#25        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Class              #26            // HelloWorld
   #6 = Class              #27            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               LHelloWorld;
  #14 = Utf8               main
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = Utf8               args
  #17 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               HelloWorld.java
  #20 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #21 = Class              #28            // java/lang/System
  #22 = NameAndType        #29:#30        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #23 = Utf8               Hello World!
  #24 = Class              #31            // java/io/PrintStream
  #25 = NameAndType        #32:#33        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #26 = Utf8               HelloWorld
  #27 = Utf8               java/lang/Object
  #28 = Utf8               java/lang/System
  #29 = Utf8               out
  #30 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #31 = Utf8               java/io/PrintStream
  #32 = Utf8               println
  #33 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V

3.部分便是我们的方法了,我们的默认的构造方法也是一个方法,会在我们的字节码中体现出来。

构造方法:

public HelloWorld();//构造方法
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   LHelloWorld;

main函数:

public static void main(java.lang.String[]);//main函数
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #3                  // String Hello World!
         5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       9     0  args   [Ljava/lang/String;

我们方法也是保护了方法名,参数,访问修饰符,包括方法的具体内容,和我们的实际代码会对应得上,LineNumberTable保存了字节码和源码之间的对应关系,LocalVariableTable则是我们诚信运行时候的局部变量,我们看到我们的main函数上面的args参数保存在了本地变量的部分。

字节码的运行过程

我们看到实际的代码运行其实关键的几句:

 0: getstatic     #2                 
 3: ldc           #3                  
 5: invokevirtual #4                  
 8: return

我们把涉及到的几个关键常量拿过来,//后面的注释其实是方便我们阅读的内容,实际执行的时候不会有的。

位置 内容
#2 Fieldref #21.#22 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream
#3 String #23 // Hello World!
#4 Methodref #24.#25
#21 Class #28 // java/lang/System
#22 #29:#30 // out:Ljava/io/PrintStream
#23 Utf8 Hello World!
#24 Class #31 // java/io/PrintStream
#25 NameAndType #32:#33 // println:
#28 Utf8 java/lang/System
#29 Utf8 out
#30 Utf8 Ljava/io/PrintStream
#31 Utf8 java/io/PrintStream
#32 Utf8 println
#33 Utf8 (Ljava/lang/String;)V

程序运行过程如下:

getstatic #2 表示从2中获取静态变量,#2又是来自#21.#22 ,#22又是来自#29和#30,#29和#30就是我们的out::printStream

第一步指令就是拿到我们的输出对象流。

ldc #3是把我们的常量压入栈中,#3对应的是我们字符串Hello World

invokevirtual #4 是我们的方法引用,查表过去就是我们的#24.#25,

#24则是#31 java/io/PrintStream,#25则是拿到我们的println((Ljava/lang/String;)V),这里其实是在执行我们的打印操作。

连起来就是如下结果:

getstatic out::printStream //加载静态变量

ldc “Hello World” //"hello world"放入操作数栈

invokevirtual println((Ljava/lang/String;)V) //执行方法print(string)

实际的操作过程会伴随堆栈中的的数据变化,后面我们详细分析,虚拟机的指令用法需要参考jvm规范JVM规范

jdk8的参考:jvm8规范

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