阅读Java字节码指令：数字的含义是什么？

Question

我在阅读Java字节码时看到了这个：

getfield #5 (Field java.lang.String name)

#5是什么意思？

我如何使用字节码编写程序？

- Arvin

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通过使用Java编写程序并进行编译。 - Jeffrey

你想要实现什么目标？是为JVM实现类似汇编的优化吗？ - Thomas

Answer 1

Java类文件和字节码

Java类文件（字节码文件）由不同的组件组成：

http://en.wikipedia.org/wiki/Java_class_file

• 魔数：0xCAFEBABE
• 类文件格式的版本：类文件的次要版本和主要版本
• 常量池：类的常量池
• (...)
• 字段：类中的任何字段
• 方法：类中的任何方法
• 属性：类的任何属性（例如源文件的名称等）

编号#5只是指向常量池中的一个位置。在该位置上找到了一个包含对常量名和类型的引用的CONSTANT_FieldRef，以及其他属性。CONSTANT_NameAndType包含对CONSTANT_Utf8（其中包含实际的字符串/名称）的引用。

所以流程如下：

getfield #number -> FieldRef -> NameAndType -> Utf8 -> string

http://java.sun.com/docs/books/jvms/second_edition/html/ClassFile.doc.html

因此，不是在每个getfield指令中保存整个字符串，而是保存一个数字。这提高了解释器（或JIT）的性能和类文件中的空间利用率。

手写字节码

可以使用此工具（其中包含许多示例）将手写字节码组装到类文件中：

http://jasmin.sourceforge.net/

- Lasse Espeholt

Answer 2

getfield指令（如我所记）会引用类文件中的常量池，以获取有关应查找哪个字段的信息。这里的#5表示“常量池条目号5”，而该常量池则包含有关“查找类型为java.lang.String的name字段”的信息。原因在于，它使得getfield指令的大小保持不变，无论要查找的字段的名称或类型是什么。

我不确定您所说的“如何用字节码编写程序”是什么意思。这是一个非常开放的问题；它类似于询问如何使用任何语言编写程序，并需要大量学习。您可能需要了解Java汇编器Jasmin，它可以极大地简化此过程。

希望这能帮到您！

- templatetypedef

Answer 3

这是常量池索引，常量池存储类文件的所有信息，JVM指令使用索引来引用类信息，如字段、方法等。

我将使用“Hello World”示例来展示它是如何工作的： 源代码:

System.out.println("hello world");

bytecode

 0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 3: ldc           #3                  // String hello world
 5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
 8: return

字节码指令的格式为指令 常量池索引

  Constant pool:

   #4 = Methodref          #28.#29        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
  #28 = Class              #36            // java/io/PrintStream
  #29 = NameAndType        #37:#38        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #36 = Utf8               java/io/PrintStream
  #37 = Utf8               println
  #38 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V

因此，这个指令将调用索引为4的方法。

invokevirtual #4

而索引4是一个Methodref，它属于// java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

如果我们遵循常量池中的引用，我们会发现所有信息都存储在字符串中，并组成像方法、字段、类等复杂类型。

- 宏杰李