2004-09-30
第六章：jvm虛擬指令集
6.1假定：“必須”的含義
對于jvm指令的一些“必須”的要求，在運行期要求javaclass的結構是滿足約束的，對于不滿足約束的情況，jvm的行為是未定義的。
6.2保留操作碼
在java class文件中使用的指令操作碼，有三個操作碼是保留的，供java虛擬機內部使用。
254（0xfe）和255(0xff),分別有助記符impdep1和impdep2,目的是在軟件或者硬件實現的特定功能提供“后門”或陷阱。
202（0xca）,有助記符breakpoint,目的是由調試程序使用來實現斷點。
6.3虛擬機錯誤
當內部錯誤或者資源限制導致java語言語義不能實現時，jvm拋出一個VirtualMachineError類的子類的實例。jvm規范不規定和語言拋出的時間和地點。
6.4jvm指令集
我不一一例舉各種指令的操作碼和用法，需要時去查就行了。
第七章 為jvm編譯
7.1范例格式
java編譯成為class文件之后，以類匯編的jvm操作指令方式存在，jdk自帶的javap程序具有這樣的功能，將class文件翻譯為這樣的指令集。
下面是我測試的一個實例：
源文件為test.java
public class test {
??? public static String a = "";
??? public int i =0;
??? public test() {
??????? int i=0;
??????? String a = "xyz";
??? }
}
編譯完成為test.class,用javap生成之后輸出結果為：
C:\JBuilderX\jdk1.4\bin>javap -c? -classpath "c:/" test
Compiled from "test.java"
public class test extends java.lang.Object{
public static java.lang.String a;
public int i;
static {};
? Code:
?? 0:?? ldc???? #4; //String
?? 2:?? putstatic?????? #5; //Field a:Ljava/lang/String;
?? 5:?? nop
?? 6:?? return
public test();
? Code:
?? 0:?? aload_0
?? 1:?? invokespecial?? #1; //Method java/lang/Object."":()V
?? 4:?? aload_0
?? 5:?? iconst_0
?? 6:?? putfield??????? #2; //Field i:I
?? 9:?? iconst_0
?? 10:? istore_1
?? 11:? ldc???? #3; //String xyz
?? 13:? astore_2
?? 14:? nop
?? 15:? return
}
7.2常數、局部變量和控制結構的使用
jvm是面向棧的，大多數操作都是從當前框架的操作數棧中取得操作數。
7。3運算
jvm一般在操作數棧上進行運算，即從棧中取操作數，并將結果存入操作數棧中。
7。4訪問常數池
byte,char,short,以及小int值都可以通過立即數的方式編譯在method的code中，但是int,long,float,double,以及string實例的引用，就需要對常數池進行訪問了。使用ldc,ldc_w,ldc2_w指令管理。
7.5更多控制范例
可供查閱
7。6接收參數
如果向java實例方法傳遞了n個參數，它們被接收，按約定，框架的編號1到n的局部變量為新的方法調用創建，順序為接收的順序。
7。7調用方法
對java實例方法的調用，是在對象的運行期類型上調度的。用invokevirtual實現，將其參數取做對常數池表項的索引，給出對象的類類型的完整限定符名稱，再調用方法的名稱和方法的描述符。
對java靜態（類）方法的調用，無需傳遞類實例，其余和實例方法相似，用invokespecial方法實現。
invokespecail指令用于調用實例初始化方法。超類方法和調用private方法。
7。8處理類實例
構建一個類實例的過程，在建立對象及其實例域之后，用invokespecial調用相應構造函數對應的方法來初始化對象。
對對象域的訪問用getfield和putfield指令完成。
7。9數組
主要講的是數組操作的相關jvm指令，如：newarray,過一遍，可以查閱。
7。10編譯開關
對于java的switch指令，jvm有對應的兩種指令：tableswitch,lookupswitch.
tableswitch指定取值范圍，而lookupswitch并不指定取值范圍，兩者如何選擇完全由效率選擇決定。
7。11對操作數棧的操作
jvm有大量的指令補充，將操作數棧的內容作為無類型字或成對的無類型字操縱。便于jvm虛擬機指令的靈活組成。
如dup,dup_x2等，都是對字或者雙字進行操作。
7。12拋出或者處理異常
jvm中try...catch塊的處理對于jvm指令處理是透明的，輔助控制是由異常表來完成的，由異常表來決定到哪里去調用處理，哪些部分的異常是受控的。
7。13編譯finally
try.....finally語句與try-catch相似，只是其輔助控制是由指令jsr(子例程調用)顯式的表示，在jsr調用之前，將下一指令的地址壓入棧中。而異常表只控制try塊的范圍。
7。14同步
jvm用monitorenter和monitorexit指令對同步提供顯式支持。而java常用sychronized方法。
sychronized“方法”通常不是用monitorenter和monitorexit指令實現的。往往是由“方法調用指令”檢查常數池里的ACC_SYCHRONIZED標志
但monitorenter和monitorexit指令是為了支持sychronized“語句”而存在的。
注意這里的方法和語句的區別。
語句實例如下：test.java
public class test {
? public test() {
? }
? public static void main(String[] args) {
??? synchronized(new Object()){
??????? int i = 0;
??? }
? }
}
編譯完的結果：
C:\JBuilderX\bin>javap -c? -classpath "d:/epm40/classes" test
Compiled from "test.java"
public class test extends java.lang.Object{
public test();
? Code:
?? 0:?? aload_0
?? 1:?? invokespecial?? #1; //Method java/lang/Object."":()V
?? 4:?? nop
?? 5:?? return
public static void main(java.lang.String[]);
? Code:
?? 0:?? new???? #2; //class Object
?? 3:?? dup
?? 4:?? invokespecial?? #1; //Method java/lang/Object."":()V
?? 7:?? dup
?? 8:?? astore_1
?? 9:?? monitorenter
?? 10:? iconst_0
?? 11:? istore_2
?? 12:? nop
?? 13:? aload_1
?? 14:? monitorexit
?? 15:? goto??? 23
?? 18:? astore_3
?? 19:? aload_1
?? 20:? monitorexit
?? 21:? aload_3
?? 22:? athrow
?? 23:? nop
?? 24:? return
? Exception table:
?? from?? to? target type
??? 10??? 15??? 18?? any
??? 18??? 21??? 18?? any
}
而synchronized方法編譯沒有特殊之處，只是在方法名上加了synchronzied字樣。