字节码命令整理

/**
 * @author micro.cloud.fly
 * @date 2022/7/14 10:26 上午
 * @desc
 */
public class TestByteCode {
    public static int num = 10;

    public static void main(String[] args) {
        num += 10;
        System.out.println(num);
    }
}

使用反编译命令javap -v /Users/java0904/IdeaProjects/java_interview/target/classes/TestByteCode.class
得到的字节码文件为

Classfile /Users/java0904/IdeaProjects/java_interview/target/classes/TestByteCode.class
  Last modified 2022年7月14日; size 602 bytes
  SHA-256 checksum 2ca41233c8fd99bafd1d78949c453820d0ba6c0cb490114ffd914ed071fa5f38
  Compiled from "TestByteCode.java"
public class TestByteCode
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  this_class: #5                          // TestByteCode
  super_class: #6                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 1, methods: 3, attributes: 1
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#23         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #5.#24         // TestByteCode.num:I
   #3 = Fieldref           #25.#26        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #4 = Methodref          #27.#28        // java/io/PrintStream.println:(I)V
   #5 = Class              #29            // TestByteCode
   #6 = Class              #30            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               num
   #8 = Utf8               I
   #9 = Utf8               <init>
  #10 = Utf8               ()V
  #11 = Utf8               Code
  #12 = Utf8               LineNumberTable
  #13 = Utf8               LocalVariableTable
  #14 = Utf8               this
  #15 = Utf8               LTestByteCode;
  #16 = Utf8               main
  #17 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #18 = Utf8               args
  #19 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #20 = Utf8               <clinit>
  #21 = Utf8               SourceFile
  #22 = Utf8               TestByteCode.java
  #23 = NameAndType        #9:#10         // "<init>":()V
  #24 = NameAndType        #7:#8          // num:I
  #25 = Class              #31            // java/lang/System
  #26 = NameAndType        #32:#33        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #27 = Class              #34            // java/io/PrintStream
  #28 = NameAndType        #35:#36        // println:(I)V
  #29 = Utf8               TestByteCode
  #30 = Utf8               java/lang/Object
  #31 = Utf8               java/lang/System
  #32 = Utf8               out
  #33 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #34 = Utf8               java/io/PrintStream
  #35 = Utf8               println
  #36 = Utf8               (I)V
{
  public static int num;
    descriptor: I
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC

  public TestByteCode();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) 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 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   LTestByteCode;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field num:I
         3: bipush        10
         5: iadd
         6: putstatic     #2                  // Field num:I
         9: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        12: getstatic     #2                  // Field num:I
        15: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        18: return
      LineNumberTable:
        line 10: 0
        line 11: 9
        line 12: 18
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      19     0  args   [Ljava/lang/String;

  static {};
    descriptor: ()V
    flags: (0x0008) ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=0, args_size=0
         0: bipush        10
         2: putstatic     #2                  // Field num:I
         5: return
      LineNumberTable:
        line 7: 0
}
SourceFile: "TestByteCode.java"

可以看到 num += 10;并不是一个原子操作

Java指令集(按功能分类)

常量入栈指令
操作码(助记符)	操作数	描述(栈指操作数栈)
aconst_null		null值入栈。
iconst_m1		-1(int)值入栈。
iconst_0		0(int)值入栈。
iconst_1		1(int)值入栈。
iconst_2		2(int)值入栈。
iconst_3		3(int)值入栈。
iconst_4		4(int)值入栈。
iconst_5		5(int)值入栈。
lconst_0		0(long)值入栈。
lconst_1		1(long)值入栈。
fconst_0		0(float)值入栈。
fconst_1		1(float)值入栈。
fconst_2		2(float)值入栈。
dconst_0		0(double)值入栈。
dconst_1		1(double)值入栈。
bipush	valuebyte	valuebyte值带符号扩展成int值入栈。
sipush	valuebyte1 valuebyte2	(valuebyte1<<8)|valuebyte2 值带符号扩展成int值入栈。
ldc	indexbyte1	常量池中的常量值(intfloatstring reference,object reference)入栈。
ldc_w	indexbyte1indexbyte2	常量池中常量(intfloatstring referenceobject reference)入栈。
ldc2_w	indextype1	indexbyte2 常量池中常量(long，double)入栈。

局部变量值转载到栈中指令 操作码(助记符)操作数 描述(栈指操作数栈) (wide)aloadindexbyte 从局部变量indexbyte中装载引用类型值入栈。 aload_o 从局部变量0中装载引用类型值入栈。 aload_1 从局部变量1中装载引用类型值入栈。 aload_2 从局部变量2中装载引用类型值入栈。 aload 3 从局部变量3中装载引用类型值入栈。 (wide)iloadindexbyte 从局部变量indexbyte中装载int类型值入栈。 iload_0 从局部变量0中装载int类型值入栈。 iload_1 从局部变量1中装载int类型值入栈。 iload_2 从局部变量2中装载int类型值入栈。 iload_3 从局部变量3中装载int类型值入栈。 (wide)lloadindexbyte 从局部变量indexbyte中装载lona类型值入栈。 lload o 从局部变量0中装载int类型值入栈。 lload_1 从局部变量1中装载int类型值入栈。 lload_2 从局部变量2中装载int类型值入栈。 lload_3 从局部变量3中装载int类型值入栈。 (wide)floadindexbyte 从局部变量indexbyte中装载float类型值入栈。 fload 0 从局部变量0中装载float类型值入栈。 fload 1 从局部变量1中装载float类型值入栈。 fload_2 从局部变量2中装载float类型值入栈。 fload_3 从局部变量3中装载float类型值入栈。 (wide)dloadindexbyte 从局部变量indexbyte中装载double类型值入栈。 dload_0 从局部变量0中装载double类型值入栈。 dload_1 从局部变量1中装载double类型值入栈。 dload 2 从局部变量2中装载double类型值入栈。 dload 3 从局部变量3中装载double类型值入栈。 aaload 从引用类型数组中装载指定项的值。 iaload 从int类型数组中装载指定项的值。 laload 从long类型数组中装载指定项的值。 faload 从float类型数组中装载指定项的值。 daload 从double类型数组中装载指定项的值。 baload 从boolean类型数组或bvte类型数组中装载指定项的值(先转换为int类型值，后压栈)。 caload 从char类型数组中装载指定项的值(先转换为int类型值，后压栈)。 saload 从short类型数组中装载指定项的值(先转换为int类型值，后压 栈)

将栈顶值保存到局部变量中指令
操作码(助记符)	操作数	描述(栈指操作数栈)
(wide)astore	indexbyte	将栈顶引用类型值保存到局部变量indexbyte中。
astroe_0		将栈顶引用类型值保存到局部变量0中。
astore1		将栈顶引用类型值保存到局部变量1中。
astore_2		将栈顶引用类型值保存到局部变量2中。
astore_3		将栈顶引用类型值保存到局部变量3中。
(wide)istore	indexbyte	将栈顶int类型值保存到局部变量indexbyte中。
istore_0		将栈顶int类型值保存到局部变量0中。
istore_1		将栈顶int类型值保存到局部变量1中。
istore_2		将栈顶int类型值保存到局部变量2中。
istore_3		将栈顶int类型值保存到局部变量3中。
(wide)Istore	indexbyte	将栈顶long类型值保存到局部变量indexbyte中。
Istore_0		将栈顶lona类型值保存到局部变量0中，
Istore_1		将栈顶long类型值保存到局部变量1中。
Istore_2		将栈顶long类型值保存到局部变量2中。
lstroe_3		将栈顶long类型值保存到局部变量3中。
(wide)fstore	indexbyte	将栈顶float类型值保存到局部变量indexbyte中。
fstore_0		将栈顶float类型值保存到局部变量0中。
fstore_1		将栈顶float类型值保存到局部变量1中。
fstore_2		将栈顶float类型值保存到局部变量2中。
fstore_3		将栈顶float类型值保存到局部变量3中。
(wide)dstore	indexbyte	将栈顶double类型值保存到局部变量indexbyte中。
dstore_0		将栈顶double类型值保存到局部变量0中。
dstore_1		将栈顶double类型值保存到局部变量1中。
dstore2		将栈顶double类型值保存到局部变量2中。
dstore_3		将栈顶double类型值保存到局部变量3中。
aastore		将栈顶引用类型值保存到指定引用类型数组的指定项。
iastore		将栈顶int类型值保存到指定int类型数组的指定项。
lastore		将栈顶long类型值保存到指定long类型数组的指定项。
fastore		将栈顶float类型值保存到指定float类型数组的指定项。
dastore		将栈顶double类型值保存到指定double类型数组的指定项。
bastroe		将栈顶boolean类型值或byte类型值保存到指定boolean类型数组或byte类型数组的指定项。
castore		将栈顶char类型值保存到指定char类型数组的指定项。
sastore		将栈顶short类型值保存到指定short类型数组的指定项

wide指令

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) wide使用附加字节扩展局部变量索引(iinc指令特殊)。

通用(无类型)栈操作指令

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) nop空操作。 pop从栈顶弹出一个字长的数据。 pop2 从栈顶弹出两个字长的数据。 dup复制栈顶一个字长的数据，将复制后的数据压栈。 dup_x1复制栈顶一个字长的数据，弹出栈顶两个字长数据，先将复制后的数据压栈，再将弹出的两个字长数据压栈。 dup_x2 复制栈顶一个字长的数据，弹出栈顶三个字长的数据，将复制后的数据压栈，再将弹出的三个字长的数据压栈。 dup2复制栈顶两个字长的数据，将复制后的两个字长的数据压栈。 dup2_x1复制栈顶两个字长的数据，弹出栈顶三个字长的数据，将复制后的两个字长的数据压栈，再将弹出的三个字长的数据压栈。 dup2_x2复制栈顶两个字长的数据，弹出栈顶四个字长的数据，将复制后的两个字长的数据压栈，再将弹出的四个字长的数据压栈。 swap交换栈顶两个字长的数据的位置。Java指令中没有提供以两个字长为单位的交换指令。

类型转换指令

操作码(助记符) 操作数 描述(栈指操作数栈) i2f 将栈顶int类型值转换为float类型值。 i2l 将栈顶int类型值转换为long类型值。 i2d 将栈顶int类型值转换为double类型值。 f2i 将栈顶float类型值转换为int类型值。 f2l 将栈顶float类型值转换为lona类型值。 f2d 将栈顶float类型值转换为double类型值。 12i 将栈顶lona类型值转换为int类型值。 12f 将栈顶lona类型值转换为float类型值。 12d 将栈顶lona类型值转换double类型值。 d2i 将栈顶double类型值转换为int类型值。 d2f 将栈顶double类型值转换为float类型值。 d21 将栈顶double类型值转换为long类型值。 i2b 将栈顶int类型值截晰成bvte类型，后带符号扩展成int类型值入栈。 i2c 将栈顶int类型值截新成char类型值，后带符号扩展成int类型值入栈。 i2s 将栈顶int类型值截断成short类型值，后带符号扩展成int类型值入栈。

整数运算

操作码(助记符) 操作数描述(栈指操作数栈) iadd 将栈顶两int类型数相加，结果入栈。 isub 将栈顶两int类型数相减，结果入栈。 imul 将栈顶两int类型数相乘，结果入栈。 idiv 将栈顶两int类型数相除，结果入栈。 irem 将栈顶两int类型数取模，结果入栈。 ineg 将栈顶int类型值取负，结果入栈。 ladd 将栈顶两lona类型数相加，结果入栈。 lsub 将栈顶两long类型数相减，结果入栈。 lmul 将栈顶两lona类型数相乘，结果入栈。 ldiv 将栈顶两lona类型数相除，结果入栈。 Irem 将栈顶两lona类型数取模，结果入栈。 Ineg 将栈顶lona类型值取负，结果入栈。 (wide)iinc indexbyteconstbyte 将整数值constbyte加到indexbyte指定的int类型的局部变量中。

浮点运算

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) fadd 将栈顶两float类型数相加，结果入栈。 fsub 将栈顶两float类型数相减，结果入栈。 fmul 将栈顶两float类型数相乘，结果入栈。 fdiv 将栈顶两float类型数相除，结果入栈。 frem 将栈顶两float类型数取模，结果入栈。 fneg 将栈顶float类型值取反，结果入栈。 dadd 将栈顶两double类型数相加，结果入栈。 dsub 将栈顶两double类型数相减，结果入栈。 dmul 将栈顶两double类型数相乘，结果入栈。 ddiv 将栈顶两double类型数相除，结果入栈。 drem 将栈顶两double类型数取模，结果入栈。 dneg 将栈顶double类型值取负，结果入栈。

逻辑运算--移位运算

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) ishl 左移int类型值。 Ishl 左移long类型值。 ishr 算术右移int类型值。 Ishr 算术右移lona类型值。 iushr 逻辑右移int类型值。 lushr 逻辑右移long类型值。

逻辑运算-按位布尔运算

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) iand 对int类型按位与运算。 land 对long类型的按位与运算。 ior 对int类型的按位或运算。 lor 对long类型的按位或运算。 ixor 对int类型的按位异或运算。 lxor 对long类型的按位异或运算。

控制流指令一一条件跳转指令

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) ifeqbranchbyte1branchbyte2若栈顶int类型值为0则跳转。 ifnebranchbyte1branchbyte2若栈顶int类型值不为0则跳转。 ifltbranchbyte1branchbyte2若栈顶int类型值小于0则跳转。 iflebranchbyte1branchbyte2若栈顶int类型值小于等于0则跳转。 ifgtbranchbyte1branchbyte2若栈顶int类型值大于0则跳转。 ifgebranchbyte1branchbyte2若栈顶int类型值大于等于0则跳转。 if_icmpeqbranchbyte1branchbyte2若栈顶两int类型值相等则跳转。 if_icmpnebranchbyte1branchbyte2若栈顶两int类型值不相等则跳转。 if_icmpltbranchbyte1branchbyte2若栈顶两int类型值前小于后则跳转。 if_icmplebranchbyte1branchbyte2若栈顶两int类型值前小干等干后则跳转。 if_icmpgtbranchbyte1branchbyte2若栈顶两int类型值前大于后则跳转。 if_icmpgebranchbyte1branchbyte2若栈顶两int类型值前大于等于后则跳转。 ifnullbranchbyte1branchbyte2若栈顶引用值为null则跳转。 ifnonnullbranchbyte1branchbyte2若栈顶引用值不为null则跳转。 if_acmpeqbranchbyte1branchbyte2若栈顶两引用类型值相等则跳转。 if_acmpnebranchbyte1branchbyte2若栈顶两引用类型值不相等则跳转。 控制流指令--比较指令 操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) Icmp 比较栈顶两long类型值，前者大，1入栈;相等，0入栈;后者大，-1入栈。 fcmpl比较栈顶两float类型值，前者大，1入栈;相等，0入栈;后者大，-1入栈;有NaN存在，-1入栈。 fcmpg比较栈顶两float类型值，前者大，1入栈;相等，0入栈;后者大，-1入栈;有NaN存在，-1入栈。 dcmpl比较栈顶两double类型值，前者大，1入栈;相等，0入栈;后者大，-1入栈;有NaN存在，-1入栈。 dcmpg比较栈顶两double类型值，前者大，1入栈;相等，0入栈;后者大，-1入栈;有NaN存在，-1入栈。

控制流指令--无条件跳转指令

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) goto branchbyte1branchbyte2 无条件跳转到指定位置。 goto_w branchbyte1branchbvte2branchbyte3branchbyte4 无条件跳转到指定位置(宽索引)。

控制流指令--表跳转指令

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) tableswitch <0-3bytepad> defaultbyte1 defaultbyte2 defaultbyte3 defaultbyte4 lowbyte1 lowbyte2 lowbyte3 lowbyte4 highbyte1 highbyte2 highbyte3 highbyte4 jump offsets... | 通过索引访问跳转表，并跳转。 lookupswitch <0-3bytepad> defaultbyte1 defaultbyte2 defaultbyte3 defaultbyte4 npairs1 npairs2 npairs3 npairs4 match offsets |通过键值访问跳转表，并跳转。

控制流指令--异常和finally

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) athrow 抛出异常。 jsr branchbyte1 branchbyte2 跳转到子例程序。 jsr_w branchbyte1 branchbyte2 branchbyte3 branchbyte4 跳转到子例程序(宽索引)。 (wide)ret indexbyte 返回子例程序。

对象操作指令

操作码(助记符)操作数描述(栈指操作数栈) new indexbyte1 indexbyte2 |创建新的对象实例。 checkcast indexbyte1 indexbyte 类型强转。 instanceof indexbyte1 indexbyte2 判断类型。 getfield indexbyte1 indexbyte2 获取对象字段的值。 putfield indexbyte1 indexbyte2 给对象字段赋值。 getstatic indexbyte1 indexbyte2 获取静态字段的值。 putstatic indexbyte1 indexbyte2 给静态字段赋值。

数组操作指令

newarray atype 创建type类型的数组。 anewarray indexbyte1 indexbyte2 创建引用类型的数组。 arraylength 获取一维数组的长度。 multianewarray indexbyte1 indexbyte2 dimension 创建dimension维度的数组。

方法调用指令

操作码(助记符) 操作数 描述(栈指操作数栈) invokespecial indexbyte1 indexbyte2 编译时方法绑定调用方法。 invokevirtual indexbyte1 indexbyte2 运行时方法绑定调用方法。 invokestatic indexbyte1 indexbyte2 调用静态方法。 invokeinterface indexbyte1 indexbyte2 count 0 调用接口方法。

方法返回指令

操作码(助记符) 操作数 描述(栈指操作数栈) ireturn 返回int类型值。 return 返回long类型值。 freturn 返回float类型值。 dreturn 返回double类型值。 areturn 返回引用类型值。 return void函数返回。

线程同步指令

操作码(助记符)操作数 描述(栈指操作数栈) monitorenter 进入并获得对象监视器。 monitorexit 释放并退出对象监视器。