6.4 字节码指令简介

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6.4 字节码指令简介

Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码，Opcode） 以及跟随其后的零至多个代表此操作所需的参数（称为操作数，Operand）构成。由于Java虚拟机采用面向操作数栈而不是面向寄存器的架构（这两种架构的执行过程、区别和影响将在第8章中探讨），所以大多数指令都不包含操作数，只有一个操作码，指令参数都存放在操作数栈中。

字节码指令集可算是一种具有鲜明特点、优势和劣势均很突出的指令集架构，由于限制了Java虚拟机操作码的长度为一个字节（即0～255），这意味着指令集的操作码总数不能够超过256条；又由于Class文件格式放弃了编译后代码的操作数长度对齐，这就意味着虚拟机在处理那些超过一个字节的数据时，不得不在运行时从字节中重建出具体数据的结构，譬如要将一个16位长度的无符号整数使用两个无符号字节存储起来（假设将它们命名为byte1和byte2），那它们的值应该是这样的：

1
(byte1 << 8) | byte2

如果不考虑异常处理的话，那Java虚拟机的解释器可以使用下面这段伪代码作为最基本的执行模型来理解，这个执行模型虽然很简单，但依然可以有效正确地工作：

1
2
3
4
5
6
do {
    自动计算PC寄存器的值加1; 
    根据PC寄存器指示的位置，从字节码流中取出操作码; 
    if (字节码存在操作数) 从字节码流中取出操作数; 
    执行操作码所定义的操作; 
} while (字节码流长度 > 0);

[^1]: 字节码指令流基本上都是单字节对齐的，只有“tableswitch”和“lookupswitch”两条指令例外，由于它 们的操作数比较特殊，是以4字节为界划分开的，所以这两条指令也需要预留出相应的空位填充来实现 对齐。