字节码与JVM常见指令 | 码农修炼笔记

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字节码指令对照表包含JDK8~JDK17

本文所有内容均来自于我收集整理的网络资源：其中，JDK8字节码指令部分资料来自于我从早年收集的图灵架构CTA架构板第六期课程资料，JDK17的字节码指令来自于自己编译提取与网络校对后的，如果有内容侵犯原创作者的权益联系我删除，本文主要目的是为了记录分享技术基础，与更多的优秀开发者一起学习交流！

字节码体系结构参考

字节码案例之字节码结构：

如图所示位置：01 00 0F 4C 69 6E 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65

此处代表的是行号表，此处位置记录着程序代码执行的行号，这也就是为什么在堆栈信息中根据报错找到目标行号

从字节码结构可以看出：局部变量表操作数栈深度这些信息，是在编译器就可以确认的。为什么构造方法的局部变量数量不是0而是1，因为包含一个this，在构造的时候会将this作为隐式变量传递为局部变量表的第一个参数。

JDK8：常见JVM指令：栈和局部变量操作

1、将常量压入栈的指令

指令	描述
aconst_null	将null对象引用压入栈
iconst_m1	将int类型常量-1压入栈
iconst_0	将int类型常量0压入栈
iconst_1	将int类型常量1压入操作数栈
iconst_2	将int类型常量2压入栈
iconst_3	将int类型常量3压入栈
iconst_4	将int类型常量4压入栈
iconst_5	将int类型常量5压入栈
lconst_0	将long类型常量0压入栈
lconst_1	将long类型常量1压入栈
fconst_0	将float类型常量0压入栈
fconst_1	将float类型常量1压入栈
dconst_0	将double类型常量0压入栈
dconst_1	将double类型常量1压入栈
bipush	将一个8位带符号整数压入栈
sipush	将16位带符号整数压入栈
ldc	把常量池中的项压入栈
ldc_w	把常量池中的项压入栈（使用宽索引）
ldc2_w	把常量池中long类型或者double类型的项压入栈（使用宽索引）

2、从栈中的局部变量中装载值的指令

指令	描述
iload	从局部变量中装载int类型值
lload	从局部变量中装载long类型值
fload	从局部变量中装载float类型值
dload	从局部变量中装载double类型值
aload	从局部变量中装载引用类型值（reference）
iload_0	从局部变量0中装载int类型值
iload_1	从局部变量1中装载int类型值
iload_2	从局部变量2中装载int类型值
iload_3	从局部变量3中装载int类型值
lload_0	从局部变量0中装载long类型值
lload_1	从局部变量1中装载long类型值
lload_2	从局部变量2中装载long类型值
lload_3	从局部变量3中装载long类型值
fload_0	从局部变量0中装载float类型值
fload_1	从局部变量1中装载float类型值
fload_2	从局部变量2中装载float类型值
fload_3	从局部变量3中装载float类型值
dload_0	从局部变量0中装载double类型值
dload_1	从局部变量1中装载double类型值
dload_2	从局部变量2中装载double类型值
dload_3	从局部变量3中装载double类型值
aload_0	从局部变量0中装载引用类型值
aload_1	从局部变量1中装载引用类型值
aload_2	从局部变量2中装载引用类型值
aload_3	从局部变量3中装载引用类型值
iaload	从数组中装载int类型值
laload	从数组中装载long类型值
faload	从数组中装载float类型值
daload	从数组中装载double类型值
aaload	从数组中装载引用类型值
baload	从数组中装载byte类型或boolean类型值
caload	从数组中装载char类型值
saload	从数组中装载short类型值

3、将栈中的值存入局部变量的指令

指令	描述
istore	将int类型值存入局部变量
lstore	将long类型值存入局部变量
fstore	将float类型值存入局部变量
dstore	将double类型值存入局部变量
astore	将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量
istore_0	将int类型值存入局部变量0
istore_1	将int类型值存入局部变量1
istore_2	将int类型值存入局部变量2
istore_3	将int类型值存入局部变量3
lstore_0	将long类型值存入局部变量0
lstore_1	将long类型值存入局部变量1
lstore_2	将long类型值存入局部变量2
lstore_3	将long类型值存入局部变量3
fstore_0	将float类型值存入局部变量0
fstore_1	将float类型值存入局部变量1
fstore_2	将float类型值存入局部变量2
fstore_3	将float类型值存入局部变量3
dstore_0	将double类型值存入局部变量0
dstore_1	将double类型值存入局部变量1
dstore_2	将double类型值存入局部变量2
dstore_3	将double类型值存入局部变量3
astore_0	将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量0
astore_1	将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量1
astore_2	将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量2
astore_3	将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量3
iastore	将int类型值存入数组中
lastore	将long类型值存入数组中
fastore	将float类型值存入数组中
dastore	将double类型值存入数组中
aastore	将引用类型值存入数组中
bastore	将byte类型或者boolean类型值存入数组中
castore	将char类型值存入数组中
sastore	将short类型值存入数组中

4、通用(无类型）栈操作

指令	描述
nop	不做任何操作
pop	弹出栈顶端一个字长的内容
pop2	弹出栈顶端两个字长的内容
dup	复制栈顶部一个字长内容
dup_x1	复制栈顶部一个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的两个字长的内容压入栈。顺序是：第二个字长、第一个字长（原始）、第一个字长（复制）
dup_x2	复制栈顶部一个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈。顺序是：第三个字长、第二个字长、第一个字长（原始）、第一个字长（复制）
dup2	复制栈顶部两个字长内容
dup2_x1	复制栈顶部两个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈。顺序是：第三个字长、第二个字长（原始）、第一个字长（原始）、第二个字长（复制）、第一个字长（复制）
dup2_x2	复制栈顶部两个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的四个字长的内容压入栈。顺序是：第四个字长、第三个字长、第二个字长（原始）、第一个字长（原始）、第二个字长（复制）、第一个字长（复制）

5、类型转换

指令	描述
i2l	把int类型的数据转化为long类型
i2f	把int类型的数据转化为float类型
i2d	把int类型的数据转化为double类型
l2i	把long类型的数据转化为int类型
l2f	把long类型的数据转化为float类型
l2d	把long类型的数据转化为double类型
f2i	把float类型的数据转化为int类型
f2l	把float类型的数据转化为long类型
f2d	把float类型的数据转化为double类型
d2i	把double类型的数据转化为int类型
d2l	把double类型的数据转化为long类型
d2f	把double类型的数据转化为float类型
i2b	把int类型的数据转化为byte类型
i2c	把int类型的数据转化为char类型
i2s	把int类型的数据转化为short类型

6、整数运算

指令	描述
iadd	执行int类型的加法
ladd	执行long类型的加法
isub	执行int类型的减法
lsub	执行long类型的减法
imul	执行int类型的乘法
lmul	执行long类型的乘法
idiv	执行int类型的除法
ldiv	执行long类型的除法
irem	计算int类型除法的余数
lrem	计算long类型除法的余数
ineg	对一个int类型值进行取反操作
lneg	对一个long类型值进行取反操作
iinc	把一个常量值加到一个int类型的局部变量上

7、移位操作

指令	描述
ishl	执行int类型的向左移位操作
lshl	执行long类型的向左移位操作
ishr	执行int类型的向右移位操作
lshr	执行long类型的向右移位操作
iushr	执行int类型的向右逻辑移位操作
lushr	执行long类型的向右逻辑移位操作

8、逻辑运算：按位布尔运算

指令	描述
iand	对int类型值进行“逻辑与”操作
land	对long类型值进行“逻辑与”操作
ior	对int类型值进行“逻辑或”操作
lor	对long类型值进行“逻辑或”操作
ixor	对int类型值进行“逻辑异或”操作
lxor	对long类型值进行“逻辑异或”操作

9、浮点运算

指令	描述
fadd	执行float类型的加法
dadd	执行double类型的加法
fsub	执行float类型的减法
dsub	执行double类型的减法
fmul	执行float类型的乘法
dmul	执行double类型的乘法
fdiv	执行float类型的除法
ddiv	执行double类型的除法
frem	计算float类型除法的余数
drem	计算double类型除法的余数
fneg	将一个float类型的数值取反
dneg	将一个double类型的数值取反

10、对象和数组、对象操作指令

指令	描述
new	创建一个新对象
checkcast	确定对象为所给定的类型
getfield	从对象中获取字段
putfield	设置对象中字段的值
getstatic	从类中获取静态字段
putstatic	设置类中静态字段的值
instanceof	判断对象是否为给定的类型

11、数组操作指令

指令	描述
newarray	分配数据成员类型为基本数据类型的新数组
anewarray	分配数据成员类型为引用类型的新数组
arraylength	获取数组长度
multianewarray	分配新的多维数组

12、条件判断指令

指令	描述
ifeq	如果等于0，则跳转
ifne	如果不等于0，则跳转
iflt	如果小于0，则跳转
ifge	如果大于等于0，则跳转
ifgt	如果大于0，则跳转
ifle	如果小于等于0，则跳转
if_icmpeq	如果两个int值相等，则跳转
if_icmpne	如果两个int类型值不相等，则跳转
if_icmplt	如果一个int类型值小于另外一个int类型值，则跳转
if_icmpge	如果一个int类型值大于或者等于另外一个int类型值，则跳转
if_icmpgt	如果一个int类型值大于另外一个int类型值，则跳转
if_icmple	如果一个int类型值小于或者等于另外一个int类型值，则跳转
ifnull	如果等于null，则跳转
ifnonnull	如果不等于null，则跳转
if_acmpeq	如果两个对象引用相等，则跳转
if_acmpne	如果两个对象引用不相等，则跳转

13、比较指令

指令	描述
lcmp	比较两个long类型值，根据比较结果返回-1, 0, 或1
fcmpl	比较两个float类型值；如果一个值是NaN，则返回-1
fcmpg	比较两个float类型值；如果一个值是NaN，则返回1
dcmpl	ㅤ

14、无条件转移指令（查阅补充）

指令	描述
goto	无条件跳转，用于无条件地跳转到指定的指令位置。它后面跟着一个操作数，该操作数是指令在方法代码数组中的偏移量。
goto_w	无条件跳转（宽索引），与goto类似，但使用更宽的索引来指定跳转的目标地址，允许跳转到更远的位置。这在需要更大范围的跳转时使用。

15、表跳转指令：这两种指令优化了switch语句的执行效率，使得程序能够更高效地处理多个分支的选择

指令	描述
tableswitch	通过索引访问跳转表，并根据匹配的索引值执行相应的跳转操作。适用于连续的索引值范围。
lookupswitch	通过键值匹配访问跳转表，并根据匹配的键值执行相应的跳转操作。适用于非连续或稀疏的键值。

16、异常

指令	描述
athrow	抛出异常或错误
jsr	跳转到子例程，并将返回地址压入栈
jsr_w	跳转到子例程（宽索引），并将返回地址压入栈
ret	从子例程返回

注意：jsr 和 jsr_w 指令已经被标记为 deprecated，在现代Java版本中不推荐使用，因为它们支持的子例程（subroutine）机制已经被更简单的控制流结构所取代。ret 指令与 jsr 和 jsr_w 一起使用，用于从子例程返回，但它本身并不单独使用。

17、方法调用

指令	描述
invokevirtual	运行时按照对象的实际类来调用实例方法
invokespecial	根据编译时类型来调用实例方法，用于调用私有方法、构造方法和超类方法
invokestatic	调用类（静态）方法
invokeinterface	调用接口方法

18、方法返回

指令	描述
ireturn	从方法中返回int类型的数据
lreturn	从方法中返回long类型的数据
freturn	从方法中返回float类型的数据
dreturn	从方法中返回double类型的数据
areturn	从方法中返回引用类型的数据
return	从方法中返回，返回值为void

18、线程同步

monitorenter 和 monitorexit 操作与Java中的synchronized关键字相关联，用来实现对共享资源的安全访问。

指令	描述
monitorenter	进入并获取对象监视器（锁对象）
monitorexit	释放并退出对象监视器（解锁对象）

持续更新：JDK17后字节码指令变化：新增与改进的指令（JDK 8及之后）

指令	描述
invokedynamic	动态分派调用，用于支持动态类型语言和lambda表达式的实现；主要用于Lambda表达式的实现以及方法引用的支持

类型注解和重复注解支持

JDK 8增加了对类型注解和重复注解的支持，但这并不直接对应新的字节码指令，而是增强了现有指令处理注解的能力。

方法参数反射信息

JDK 8允许在运行时通过反射API访问方法参数名称，这同样不涉及新的字节码指令，但改变了类文件格式以存储额外的调试信息。

其他改进

Method Handles 和 Method Types：虽然这些特性是在JDK 7中引入的，但在JDK 8中得到了进一步的利用和支持，特别是为了实现invokedynamic指令。

String Concatenation Optimization：JDK 9开始，字符串拼接操作在编译时被优化为使用invokedynamic，从而提高了性能。

自JDK 8以来，大部分的变化主要集中在语言特性、库增强和JVM内部优化上，并没有大的新字节码指令出现。最显著的变化是invokedynamic指令的引入及其对Lambda表达式的支持。

🤗总结归纳

字节码还不是最终解释执行的机器码，我是将字节码到机器码的过程看作是DNA转录的过程类似，都是一个翻译的过程。字节码是学好JVM的基础基石，学习绝非一朝一夕之功，需要持之以恒，我坚信哪怕没有大厂的熏陶，自我坚持自我学习，一样能够有过硬的实力，加油💪，学习字节码基本指令不是为了背诵，而是为了方便自己快速理解记忆字节码描述的指令流程。

参考文章

点击下载图灵架构师CTA课程包含的原资料文件：点击此处下载

致谢：

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