java字节码指令的工作流程
字节代码指令
字节代码指令由一个标识该指令的操作码和固定数目的参数组成：
操作码是一个无符号字节值——即字节代码名，由助记符号标识。例如，操作码 0 用助记符号 NOP 表示，对应于不做任何操作的指令。
参数是静态值，确定了精确的指令行为。它们紧跟在操作码之后给出。比如 GOTO 标记指令（其操作码的值为 167）以一个指明下一条待执行指令的标记作为参数标记。不要将指令参数与指令操作数相混淆：参数值是静态已知的，存储在编译后的代码中，而操作数值来自操作数栈，只有到运行时才能知道。
字节代码指令可以分为两类：一小组指令，设计用来在局部变量和操作数栈之间传送值；其他一些指令仅用于操作数栈：它们从栈中弹出一些值，根据这些值计算一个结果，并将它压回栈中。
ILOAD, LLOAD, FLOAD, DLOAD 和 ALOAD 指令读取一个局部变量，并将它的值压到操作数栈中。它们的参数是必须读取的局部变量的索引 i。ILOAD 用于加载一个 boolean、byte、
char、short 或int 局部变量。LLOAD、FLOAD 和DLOAD 分别用于加载long、float 或double 值。（LLOAD 和 DLOAD 实际加载两个槽 i 和 i+1）。最后，ALOAD 用于加载任意非基元值，即对象和数组引用。与之对应，ISTORE、LSTORE、FSTORE、DSTORE 和 ASTORE 指令从操作数栈中弹出一个值，并将它存储在由其索引 i 指定的局部变量中。
可以看到，xLOAD 和 xSTORE 指令被赋入了类型（事实上，下面将要看出，几乎所有指令都被赋予了类型）。它用于确保不会执行非法转换。实际上，将一个值存储在局部变量中，然后再以不同类型加载它，是非法的。例如，ISTORE 1 ALOAD 1 序列是非法的——它允许将一个
任意内存位置存储在局部变量 1 中，并将这个地址转换为对象引用！但是，如果向一个局部变量中存储一个值，而这个值的类型不同于该局部变量中存储的当前值，却是完全合法的。这意味着一个局部变量的类型，即这个局部变量中所存值的类型可以在方法执行期间发生变化。
上面已经说过，所有其他字节代码指令都仅对操作数栈有效。它们可以划分为以下类别（见附件 A.1）：栈 这些指令用于处理栈上的值：POP 弹出栈顶部的值，DUP 压入顶部栈值的一个副本，SWAP 弹出两个值，并按逆序压入它们，等等。
常量 这些指令在操作数栈压入一个常量值：ACONST_NULL 压入 null，ICONST_0 压入int 值 0，FCONST_0 压入 0f，DCONST_0 压入 0d，BIPUSH b 压入字节值 b，SIPUSHs 压入 short 值 s，LDC cst 压入任意 int、float、long、double、String 或 class①常量 cst，等等。
算术与逻辑 这些指令从操作数栈弹出数值，合并它们，并将结果压入栈中。它们没有任何参数。xADD、xSUB、xMUL、xDIV 和 xREM 对应于+、-、*、/和%运算，其中 x 为 I、L、F 或 D 之一。类似地，还有其他对应于<<、>>、>>>、|、&和^运算的指令，用于处理 int 和 long 值。
类型变换 这些指令从栈中弹出一个值，将其转换为另一类型，并将结果压入栈中。它们对应于 Java 中的类型转换表达式。I2F, F2D, L2D 等将数值由一种数值类型转换为另一种类型。CHECKCAST t 将一个引用值转换为类型 t。对象 这些指令用于创建对象、锁定它们、检测它们的类型，等等。例如，NEW type 指令将一个 type 类型的新对象压入栈中（其中 type 是一个内部名）。
字段 这些指令读或写一个字段的值。GETFIELD owner name desc 弹出一个对象引用，并压和其 name 字段中的值。PUTFIELD owner name desc 弹出一个值和一个对象引用，并将这个值存储在它的 name 字段中。在这两种情况下，该对象都必须是 owner 类型，它的字段必须为 desc 类型。GETSTATIC 和 PUTSTATIC 是类似指令，但用于静态字段。
方法 这些指令调用一个方法或一个构造器。它们弹出值的个数等于其方法参数个数加 1（用于目标对象），并压回方法调用的结果。INVOKEVIRTUAL owner name desc 调用在类 owner 中定义的 name 方法，其方法描述符为 desc。INVOKESTATIC 用于静态方法，INVOKESPECIAL 用于私有方法和构造器，INVOKEINTERFACE 用于接口中定义的方法。最后，对于 Java 7 中的类，INVOKEDYNAMIC 用于新动态方法调用机制。
数组 这些指令用于读写数组中的值。xALOAD 指令弹出一个索引和一个数组，并压入此索引处数组元素的值。xASTORE 指令弹出一个值、一个索引和一个数组，并将这个值存储在该数组的这一索引处。这里的 x 可以是 I、L、F、D 或 A，还可以是 B、C 或 S。
跳转 这些指令无条件地或者在某一条件为真时跳转到一条任意指令。它们用于编译 if、for、do、while、break 和 continue 指令。例如，IFEQ label 从栈中弹出一个int 值，如果这个值为 0，则跳转到由这个 label 指定的指令处（否则，正常执行下一条指令）。还有许多其他跳转指令，比如 IFNE 或 IFGE。最后，TABLESWITCH 和① 对应于 identifier.class Java 语法。LOOKUPSWITCH 对应于 switch Java 指令。
返回 最后，xRETURN 和 RETURN 指令用于终止一个方法的执行，并将其结果返回给调用者。RETURN 用于返回 void 的方法，xRETURN 用于其他方法。
示例
让我们看一些基本示例，具体体会一下字节代码指令是如何工作的。考虑下面的 bean 类：
package asm;
public class Bean {
private int f;
public int getF() {
return this.f;
}
public void setF(int f) {
this.f = f;
}
} 这个类用javap命令反编译为字节码文件为：
Compiled from "Bean.java"
public class asm.Bean {
public asm.Bean();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public int getF();
Code:
0: aload_0
1: getfield #2 // Field f:I
4: ireturn
public void setF(int);
Code:
0: aload_0
1: iload_1
2: putfield #2 // Field f:I
5: return
}getF 方法的字节代码为:
aload_0
getfield #2 // Field f:I
ireturn第一条指令读取局部变量 0（它在为这个方法调用创建帧期间被初始化为 this），并将这个值压入操作数栈中。第二个指令从栈中弹出这个值，即 this，并将这个对象的 f 字段压入栈中， 即 this.f。最后一条指令从栈中弹出这个值，并将其返回给调用者。图中给出了这个方法执行帧的持续状态。
图 3.2 getF 方法的持续帧状态：
a) 初始状态，
b) 在 ALOAD 0 之后，
c) 在 GETFIELD 之后
setF 方法的字节代码:
aload_0
iload_1
putfield #2 // Field f:I
return和之前一样，第一条指令将 this 压入操作数栈。第二条指令压入局部变量 1，在为这个方法调用创建帧期间，以 f 参数初始化该变量。第三条指令弹出这两个值，并将 int 值存储在被引用对象的 f 字段中，即存储在 this.f 中。最后一条指令在源代码中是隐式的，但在编译后的代码中却是强制的，销毁当前执行帧，并返回调用者。这个方法执行帧的持续状态如图 所示。
图 3.3 setF 方法的持续状态：
a) 初始状态，
b) 在 ALOAD 0 之后，
c)在 ILOAD 1 之后，
d) 在PUTFIELD 之后
现在让我们考虑一个稍为复杂一点的方法
public void checkAndSetF(int f) {
if (f >= 0) {
this.f = f;
} else {
throw new IllegalArgumentException();
}
}这个新 setter 方法的字节代码如下：
ILOAD 1
IFLT label
ALOAD 0
ILOAD 1
PUTFIELD pkg/Bean f I GOTO end
label:
NEW java/lang/IllegalArgumentException DUP
INVOKESPECIAL java/lang/IllegalArgumentException <init> ()V ATHROW
end:
RETURN第一条指令将初始化为 f 的局部变量 1 压入操作数栈。IFLT 指令从栈中弹出这个值，并将它与 0 进行比较。如果它小于（LT）0，则跳转到由 label 标记指定的指令，否则不做任何事情，继续执行下一条指令。接下来的三条指令与 setF 方法中相同。GOTO 指令无条件跳转到由end 标记指定的指令，也就是 RETURN 指令。label 和 end 标记之间的指令创建和抛出一个异常：NEW 指令创建一个异常对象，并将它压入操作数栈中。DUP 指令在栈中重复这个值。
INVOKESPECIAL 指令弹出这两个副本之一，并对其调用异常构造器。最后，ATHROW 指令弹出剩下的副本，并将它作为异常抛出（所以不会继续执行下一条指令）。