Java 字節碼之解析一

轉   http://15838341661-139-com.iteye.com/blog/1287866

一： Java 字節代碼的組織形式

 

類文件 {

    OxCAFEBABE ，小版本號，大版本號，常量池大小，常量池數組，訪問控制標記，當前類信息，父類信息，實現的接口個數，實現的接口信息數組，域個數，域信息數組，方法個數，方法信息數組，屬性個數，屬性信息數組

}

 

二： 查看方法 --- javap 命令

 

例子：有一個 Java 類 Demo.java

Java代碼  

1. public class Demo {  
2.     private String str1;  
3.     private String str2;  
4.     private int num1;  
5.     private int num2;  
6.     public static final String STATIC_DATA = "hello world";  
7.       
8.     private void sayHello1(){  
9.         System.out.println("this is method1...");  
10.     }  
11.     private void sayHello2(){  
12.         System.out.println("this is method2...");  
13.     }  
14.     public void sayHello3(){  
15.         System.out.println("this is method3...");  
16.     }  
17. }  

 

 

通過 jdk 自帶的反編譯工具命令 javap 可以查看 class 文件的字節碼信息

D:\>javap -verbose Demo >> Demo.txt

   Demo.txt ：

 

Aaa代碼  

1. Compiled from "Demo.java"  
2. public class Demo extends java.lang.Object  
3.   SourceFile: "Demo.java"  
4.   minor version: 0  
5.   major version: 49    
6.    
7.   Constant pool:  
8. const #1 = class      #2;   //  Demo  
9. const #2 = Asciz     Demo;  
10. const #3 = class      #4;   //  java/lang/Object  
11. const #4 = Asciz     java/lang/Object;  
12. const #5 = Asciz     str1;  
13. const #6 = Asciz     Ljava/lang/String;;  
14. const #7 = Asciz     str2;  
15. const #8 = Asciz     num1;  
16. const #9 = Asciz     I;  
17. const #10 = Asciz   num2;  
18. const #11 = Asciz   STATIC_DATA;  
19. const #12 = Asciz   ConstantValue;  
20. const #13 = String  #14; //  hello world  
21. const #14 = Asciz   hello world;  
22. const #15 = Asciz   <init>;  
23. const #16 = Asciz   ()V;  
24. const #17 = Asciz   Code;  
25. const #18 = Method       #3.#19;   //  java/lang/Object."<init>":()V  
26. const #19 = NameAndType    #15:#16;//  "<init>":()V  
27. const #20 = Asciz   LineNumberTable;  
28. const #21 = Asciz   LocalVariableTable;  
29. const #22 = Asciz   this;  
30. const #23 = Asciz   LDemo;;  
31. const #24 = Asciz   sayHello1;  
32. const #25 = Field   #26.#28;  //  java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  
33. const #26 = class    #27; //  java/lang/System  
34. const #27 = Asciz   java/lang/System;  
35. const #28 = NameAndType    #29:#30;//  out:Ljava/io/PrintStream;  
36. const #29 = Asciz   out;  
37. const #30 = Asciz   Ljava/io/PrintStream;;  
38. const #31 = String  #32; //  this is method1...  
39. const #32 = Asciz   this is method1...;  
40. const #33 = Method       #34.#36;  //  java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V  
41. const #34 = class    #35; //  java/io/PrintStream  
42. const #35 = Asciz   java/io/PrintStream;  
43. const #36 = NameAndType    #37:#38;//  println:(Ljava/lang/String;)V  
44. const #37 = Asciz   println;  
45. const #38 = Asciz   (Ljava/lang/String;)V;  
46. const #39 = Asciz   sayHello2;  
47. const #40 = String  #41; //  this is method2...  
48. const #41 = Asciz   this is method2...;  
49. const #42 = Asciz   sayHello3;  
50. const #43 = String  #44; //  this is method3...  
51. const #44 = Asciz   this is method3...;  
52. const #45 = Asciz   SourceFile;  
53. const #46 = Asciz   Demo.java;  
54.    
55. {  
56. public static final java.lang.String STATIC_DATA;  
57.   Constant value: String hello world  
58. public Demo();  
59.   Code:  
60.    Stack=1, Locals=1, Args_size=1  
61.    0:      aload_0  
62.    1:      invokespecial  #18; //Method java/lang/Object."<init>":()V  
63.    4:      return  
64.   LineNumberTable:  
65.    line 2: 0  
66.   LocalVariableTable:  
67.    Start  Length  Slot  Name   Signature  
68.    0      5      0    this       LDemo;  
69.    
70. public void sayHello3();  
71.   Code:  
72.    Stack=2, Locals=1, Args_size=1  
73.    0:      getstatic   #25; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  
74.    3:      ldc   #43; //String this is method3...  
75.    5:      invokevirtual  #33; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V  
76.    8:      return  
77.   LineNumberTable:  
78.    line 17: 0  
79.    line 18: 8  
80.   LocalVariableTable:  
81.    Start  Length  Slot  Name   Signature  
82.    0      9      0    this       LDemo;  
83.    
84. }  

 

 

解析：

1. 版本號   major version: 49   //java 版本 jdk1.6 顯示的是 50 ， jdk1.5 顯示的是 49 ， jdk1.4 顯示的是 58 ， 高版本能執行低版本的 class 文件  

2. 常量池 Constant pool

Method ：方法

Field ：字段

String ：字符串

Asciz ：簽名如<init> 由jvm 調用，其他是不能夠去調用它的

NameAndType ：變量名的類型

Class ：類

 

通過字節碼，我們可以看到 Demo 類 繼承於 java.lang.Object ，如果類中沒有顯式聲明構造函數的話，編譯器會插入一個缺省無參的構造函數 ( 構造函數在 JVM 級別是顯示成 <init> 的普通函數 ) 。

 

 

三： 檢測代碼的效率問題

 

學習 Java 的過程中，都會瞭解到字符串合併時要用到 StringBuffer 來代替 String ，那下面就來通過 Java 字節碼來驗證兩種方式的效率性。

 

例子：一個 Java 類 TestString.java

Java代碼  

1. <strong>public class TestString {  
2.     public String testString(String str1, String str2){  
3.        return str1 + str2;  
4.     }  
5.     public String testStringBuffer(StringBuffer sb, String str){  
6.        return sb.append(str).toString();  
7.     }  
8. }  
9.  </strong>  

 

 

javap –c TestString 後字節碼信息：

 

 

Java代碼  

1. Compiled from "TestString.java"  
2. public class TestString extends java.lang.Object{  
3. public TestString();  
4.   Code:  
5.    0:      aload_0  
6.    1:      invokespecial  #8; //Method java/lang/Object."<init>":()V  
7.    4:      return  
8.    
9. public java.lang.String testString(java.lang.String, java.lang.String);  
10.   Code:  
11.    0:      new #16; //class java/lang/StringBuilder  
12.    3:      dup  
13.    4:      aload_1  
14.    5:      invokestatic    #18; //Method java/lang/String.valueOf:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;  
15.    8:      invokespecial  #24; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/String;)V  
16.    11:     aload_2  
17.    12:    invokevirtual  #27; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
18.    15:    invokevirtual  #31; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;  
19.    18:    areturn  
20.    
21. public java.lang.String testStringBuffer(java.lang.StringBuffer, java.lang.String);  
22.   Code:  
23.    0:      aload_1  
24.    1:      aload_2  
25.    2:      invokevirtual  #40; //Method java/lang/StringBuffer.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuffer;  
26.    5:      invokevirtual  #45; //Method java/lang/StringBuffer.toString:()Ljava/lang/String;  
27.    8:      areturn  
28.    
29. }  
30.    

 

從上面編譯後的字節碼信息可以看出來，方法testString 調用了五個方法：new 、invokestatic 、invokespecial 和兩個invokevirtual ; 而testStringBuffer 方法只調用了兩個invokevirtual 方法。第一個方法比第二個方法多做了好多工作，其效率當然是要低的。而且我們從java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

可以看出來其實對於String 字符串合併，內部還是轉化爲StringBuilder 的方法調用，這是因爲String 是長度不可變的，所以不如直接採用StringBuilder （與StringBuffer 長度都是可變的，只不過前者是非線程安全，後者是線程安全）進行字符串合併。