一段java代码是如何执行的？

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2021年5月25日03:33:46Java评论57字数 2465阅读8分13秒阅读模式
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目前常见的java编辑工具，如eclipse和ideal都自带自动编译动能。栈的遵循的方式是先进后出，java栈中方法的执行也遵循此规律，方法执行的步骤又称为栈帧。方法或栈帧在java栈的执行顺序，但在方法体内的内容是怎么执行的呢。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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一段java代码是如何执行的？

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当你学会了java语言之后，你写了一些代码，然后你想要执行你的代码，来达成某些功能。那么，你都知道这段代码都是如何执行的吗？文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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# 编译成class

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众所周知，java代码是不能直接在jvm上执行的，执行的是class文件，将java代码编程class文件，需要编译。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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常用的编译方法是：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

    javacxxx.java
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    但目前常见的java编辑工具，如eclipse和ideal都自带自动编译动能。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

    # jvm的构成

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    让我们回忆一下jvm的构成：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    主题上分为五个部分：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    方法区，本地方法栈，java堆，java栈，程序计数器文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    其中，java栈，本地方法栈，程序计数器为线程私有，其余为线程共享文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

    那么，方法在哪个地方执行呢？文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    java栈。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    栈的遵循的方式是先进后出，java栈中方法的执行也遵循此规律，方法执行的步骤又称为栈帧。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    # 方法的顺序执行和栈帧

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    上代码：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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    Java 代码文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      public class Main { public static void a(){ b(); } public static void b(){ c(); } public static void c(){ System.out.println("Hello world!"); } public static void main(String[] args) { a(); }}
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      上面是一段很简单的代码，主体上就是：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      （1）一个Main类文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      （2）上面定义了一个main方法文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      （3）该main方法调用了静态方法a文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      （4）方法a调用方法b文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      （5）方法b调用方法c文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      （6）方法c打印了“Hello world！”文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      前文说过，java定义的非本地方法都是在java栈内执行的，一方法一栈帧文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      所以假设文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      mian方法对应栈帧m文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      • a方法对应栈帧a文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      • b方法对应栈帧b文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      • c方法对应栈帧c文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      根据方法的调用，入栈顺序为：m，a，b，c文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      所以，栈帧出栈（即方法执行）顺序为：c，b，a，m文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

      # class文件反编译过后的样子

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      上一节，方法或栈帧在java栈的执行顺序，但在方法体内的内容是怎么执行的呢。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      前文提到，jvm执行的是class文件，而class文件内是什么？文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      class文件内是一组指令集。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      如何证明呢，还是再看一段代码。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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      Java 代码文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        public class Calculator{ public int add(){ int n = 10; int m = 20; int r = n + m; return r; } public static void main(String[] args) { Calculator calculator = new Calculator(); int a = calculator.add(); System.out.println(a); }}
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        如上代码，实现的功能是：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        （1）定义两个变量，相加文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        （2）main方法new对象，调用方法文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        但，class文件是不可以直接查看的。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        我们可以采用反编译的方法，反编译命令：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        javap -c xxx.class文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        上述文件反编译后的样子如下：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        每个方法下面的Code，都是一组指令集。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        # 指令集详解

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        在讨论指令集之前，首先要讲一个概念，那就是对栈帧进一步拆分。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        栈帧一共分为四个部分：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        其中，局部变量表和操作数栈是最重要的两个部分，局部变量表存放在方法中定义的局部变量，操作数栈相当于jvm的一个缓存，所有的操作都必须在此处进行，所有的变量都必须加载到操作数栈才能被使用。所以，所谓指令，就是在局部变量表和操作数栈来回倒腾的过程。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        下面对指令进行分类讲解：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        （1）入栈指令

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        整型入栈指令：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        • 取值-1~5采用iconst指令;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • 取值-128~127采用bipush指令;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • 取值-32768~32767采用sipush指令;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • 取值-2147483648~2147483647采用ldc指令。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        非整型入栈指令：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        • float，String类型也使用ldc指令文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • double和long类型使用ldc_2w文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • boolean类型视作0和1文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • null的入栈指令为：aconst_null文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        （2）存储指令

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        将操作数栈中的常量保存在局部变量表中的某个位置文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        如：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        • istore_1：将上面入栈的整型常量保存在局部变量表中的第1个位置文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • fstore_2：将上面入栈的浮点常量保存在局部变量表中的第2个位置文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • dstore_10:将上面入栈的双浮点常量保存在局部变量表中的第10个位置文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • lstore_20:将上面入栈的长整常量保存在局部变量表中的第20个位置文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • astore_100:将上面入栈的引用常量保存在局部变量表中的第100个位置文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        （3）变量入栈指令

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        • iload_1：局部变量表中的第1个位置的整型变量入栈文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • fload_2：局部变量表中的第1个位置的浮点型变量入栈文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • dload_10:局部变量表中的第1个位置的双浮点型变量入栈文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • lload_20:局部变量表中的第1个位置的长整型变量入栈文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        • aload_100:局部变量表中的第100个位置的引用型变量入栈文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

        （4）计算指令

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        • 加：iadd、ladd、fadd、dadd减：isub、lsub、fsub、dsub乘：imul、lmul、fmul、dmul除：idiv、ldiv、fdiv、ddiv文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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        注意：栈顶计算，一次只能计算一个表达式文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/25716.html

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