实践中的Java字节码
对Java字节码有了一定了解之后,我们可以来看看一些常用的和熟悉的Java语言的内容是如何与字节码映射的,也可以获得一些Java实现的细节内容。
Java 5:自动封装(autoboxing)
Java 5版本的一个新特性是自动封装(autoboxing),基础数据类型因语义环境的需要能转换成为对象类型,例如:
public class Autoboxing{ public static void main(String[] args) { int x = 5; java.util.ArrayList al = new java.util.ArrayList(); al.add(x); }}
在Java 5之前,这样的写法是错误的,因为x并不是对象。在Java 5下,编译后的字节码如下:
0: iconst_51: istore_12: new #2; //class java/util/ArrayList5: dup6: invokespecial #3; //Method java/util/ArrayList."<init>":()V9: astore_210: aload_211: iload_112: invokestatic #4; //Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;15: invokevirtual #5; //Method java/util/ArrayList.add:(Ljava/lang/Object;)Z18: pop19: return
编号为0的行将整数常量5推送至堆栈,编号为1的行将堆栈顶端的5存储至第一个本地分片中。接下来,有四个操作符指令,new/dup/invokespecial/astore,是通常用来新创建对象并存储在本地变量中的做法。接下来,在编号为10的行,将ArrayList的引用推送至队战,然后再将x本地的值推送至堆栈。编号为12的行我们看到Java调用了静态的Integer.valueOf方法,它需要一个单独的堆栈分片,并消费整数值5,然后将包含着5的Integer对象推送到位。然后,这个对象就成为了add方法的参数,调用add方法就消费了Integer和ArrayList的引用,并将add方法的返回值推送回堆栈。
内部类(Inner Class)
在JDK 1.1发布时,Sun引入了内部类,支持创建与外部类有着特殊的私有可见关系的嵌套类。JVM并未引入像C++那样的friend功能,这就有点让Java使用者有个疑惑:在JVM本身强迫私有访问性时,而且把内部类看作跟其他类一样,Java如何对类的访问进行授权?
在下面这个例子中,内部类显然可以访问外部类的data私有属性:
class Outer{ private int data = 12; public Inner getInner() { return new Inner(); } public class Inner { public int getData() { return data; } }} public class NestedFun{ public static void main(String[] args) { Outer o = new Outer(); Outer.Inner i = o.getInner(); System.out.println(i.getData()); // prints 12; how? }}
对于这段代码,编译器如何进行工作呢?我们从NestedFun.main(String[])开始看字节码:
public static void main(java.lang.String[]); Code: Stack=2, Locals=3, Args_size=1 0: new #2; //class Outer 3: dup 4: invokespecial #3; //Method Outer."<init>":()V 7: astore_1 8: aload_1 9: invokevirtual #4; //Method Outer.getInner:()LOuter$Inner; 12: astore_2 13: getstatic #5; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 16: aload_2 17: invokevirtual #6; //Method Outer$Inner.getData:()I 20: invokevirtual #7; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V 23: return
这段字节码还是比较直接的:Java使用了常用的new/dup/invokespecial/astore组合来创建Outer的实例,对Outer.getInner()和getData()的调用,其中对getData()调用的返回值直接传入了println()方法(注意,编译器选择先获取System.out,然后再是getData(),所以才能保证执行堆栈的位置顺序正确)。这一段基本没啥,我们再来看Outer.Inner.getDate()方法:
public class Outer$Inner extends java.lang.Object SourceFile: "NestedFun.java" InnerClass: public #21= #4 of #18; //Inner=class Outer$Inner of class Outer minor version: 0 major version: 50 Constant pool: (snipped) {final Outer this$0; public Outer$Inner(Outer); Code: Stack=2, Locals=2, Args_size=2 0: aload_0 1: aload_1 2: putfield #1; //Field this$0:LOuter; 5: aload_0 6: invokespecial #2; //Method java/lang/Object."<init>":()V 9: return public int getData(); Code: Stack=1, Locals=1, Args_size=1 0: aload_0 1: getfield #1; //Field this$0:LOuter; 4: invokestatic #3; //Method Outer.access$000:(LOuter;)I 7: ireturn}
这是去掉了一些输出后的结果,以便阅读。首先,我们看到了在Java规范中的“outer this”引用被显式加入内部类中作为一个属性,名为“this$0”,并标记为final。其次,编译器也生成了内部类的构造函数,用一个外部类的引用为“outer this”赋值,所以我们可以假定在外部类的getInner()方法中的new Inner()会用到本构造函数。第三,在内部类的getData()方法上,访问了一个外部类的静态方法叫“access$000”,来获取数据。
紧接着,我们可以看看外部类。
class Outer extends java.lang.Object{private int data; Outer(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #2; //Method java/lang/Object."<init>":()V 4: aload_0 5: bipush 12 7: putfield #1; //Field data:I 10: return public Outer$Inner getInner(); Code: 0: new #3; //class Outer$Inner 3: dup 4: aload_0 5: invokespecial #4; //Method Outer$Inner."<init>":(LOuter;)V 8: areturn static int access$000(Outer); Code: 0: aload_0 1: getfield #1; //Field data:I 4: ireturn}
我们可以看见编译器生成了一个静态方法专为访问data开了个口子,不过“access$000”是包内私有的,也就是说在同包内的类才能访问该方法。
Java字节码工具
Java字节码功能工具很多,包括:
Javassist
Jasmin
……
也许,最重要的拆解字节码的工具还是javap。
本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/BU_BetterYou/archive/2008/06/19/2564105.aspx
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