• 从字节码角度分析Byte类型变量b++和++b


    1. 下面是一到Java笔试题:

     1 public class Test2
     2 {
     3     public void add(Byte b)
     4     {
     5         b = b++;
     6     }
     7     public void test()
     8     {
     9         Byte a = 127;
    10         Byte b = 127;
    11         add(++a);
    12         System.out.print(a + " ");
    13         add(b);
    14         System.out.print(b + "");
    15     }
    16 }

    2. 为方便分析起见,将打印的语句去掉,如下:

     1     public void add(Byte b)
     2     {
     3         b = b++;
     4     }
     5     public void test()
     6     {
     7         Byte a = 127;
     8         Byte b = 127;
     9         add(++a);
    10         add(b);
    11     }

    3. 将上述代码反编译,得到如下字节码:

     1 public void add(java.lang.Byte);
     2     Code:
     3        0: aload_1
     4        1: astore_2
     5        2: aload_1
     6        3: invokevirtual #2                  // Method java/lang/Byte.byteValue:(
     7 )B
     8        6: iconst_1
     9        7: iadd
    10        8: i2b
    11        9: invokestatic  #3                  // Method java/lang/Byte.valueOf:(B)
    12 Ljava/lang/Byte;
    13       12: dup
    14       13: astore_1
    15       14: astore_3
    16       15: aload_2
    17       16: astore_1
    18       17: return
    19 
    20 public void test();
    21     Code:
    22        0: bipush        127
    23        2: invokestatic  #3                  // Method java/lang/Byte.valueOf:(B)
    24 Ljava/lang/Byte;
    25        5: astore_1
    26        6: bipush        127
    27        8: invokestatic  #3                  // Method java/lang/Byte.valueOf:(B)
    28 Ljava/lang/Byte;
    29       11: astore_2
    30       12: aload_0
    31       13: aload_1
    32       14: invokevirtual #2                  // Method java/lang/Byte.byteValue:(
    33 )B
    34       17: iconst_1
    35       18: iadd
    36       19: i2b
    37       20: invokestatic  #3                  // Method java/lang/Byte.valueOf:(B)
    38 Ljava/lang/Byte;
    39       23: dup
    40       24: astore_1
    41       25: invokevirtual #4                  // Method add:(Ljava/lang/Byte;)V
    42       28: aload_0
    43       29: aload_2
    44       30: invokevirtual #4                  // Method add:(Ljava/lang/Byte;)V
    45       33: return
    46 }

     4. 字节码很长,看着发怵,不用怕,我们将字节码分成两部分:add方法和test方法。

     5. 我们先来看add方法:

     1 add方法局部变量表
     2 下标:  0         1                2                    3
     3 标记: this   形参Byte b   Byte型临时变量tmp     Byte型临时变量tmp2
     4 值  :          -128             -128                  -127
     5 public void add(java.lang.Byte);
     6     Code:
     7        0: aload_1          // 局部变量表中下标为1的引用型局部变量b进栈      
     8        1: astore_2         // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为2的引用型局部变量tmp,栈顶数值出栈。
     9        2: aload_1           // 局部变量表中下标为1的引用型局部变量b进栈 
    10        3: invokevirtual #2 // 自动拆箱,访问栈顶元素b,调用实例方法b.byteValue获取b所指Byte
    11                            // 对象的value值-128,并压栈
    12        6: iconst_1           // int型常量值1进栈
    13        7: iadd               // 依次弹出栈顶两int型数值1(0000 0001)、-128(1000 0000)
    14                            //(byte类型自动转型为int类型)相加,并将结果-127(1000 0001)进栈
    15        8: i2b               // 栈顶int值-127(1000 0001)出栈,强转成byte值-127(1000 0001),并且结果进栈
    16        9: invokestatic  #3 // 自动装箱:访问栈顶元素,作为函数实参传入静态方法Byte.valueOf(byte),
    17                            // 返回value值为-127的Byte对象的地址,并压栈
    18       12: dup               // 复制栈顶数值,并且复制值进栈
    19       13: astore_1           // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为1的引用型局部变量b,栈顶数值出栈。此时b为-127
    20       14: astore_3           // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为3的引用型局部变量tmp2,栈顶数值出栈。此时tmp2为-127
    21       15: aload_2           // 局部变量表中下标为2的引用型局部变量tmp进栈,即-128入栈  
    22       16: astore_1         // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为1的引用型局部变量b,栈顶数值出栈。此时b为-128
    23       17: return

    总结一下上述过程,核心步骤为b = b++;分为三步:参考:http://blog.csdn.net/brooksychen/article/details/1624753

    ①把变量b的值取出来,放在一个临时变量里(我们先记作tmp);

    ②把变量b的值进行自加操作;

    ③把临时变量tmp的值作为自增运算前b的值使用,在本题中就是给变量b赋值。

    到此可得出结论,add方法只是个摆设,没有任何作用,不修改实参的值。

     6. 搞懂了add方法,我们接下来分析test方法:

    这里需要说明两点:

    (1)由于Byte类缓存了[-128,127]之间的Byte对象,故当传入的实参byte相同时,通过Byte.valueOf(byte)返回的对象是同一个对象,详见Byte源码。

    (2)如果是实例方法(非static),那么局部变量表的第0位索引的Slot默认是用于传递方法所属对象实例的引用,在方法中通过this访问。详见:http://wangwengcn.iteye.com/blog/1622195

     1 test方法局部变量表
     2 下标:  0         1                2                    
     3 标记: this   形参Byte a   Byte型临时变量b 
     4 值  :          -128             127        
     5 public void test();
     6     Code:
     7        0: bipush        127        // 将一个byte型常量值推送至操作数栈栈顶
     8        2: invokestatic  #3        // 自动装箱:访问栈顶元素,作为函数实参传入静态方法Byte.valueOf(byte),
     9                                 // 返回value值为127的Byte对象的地址,并压栈
    10        5: astore_1                // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为1的引用型局部变量a,栈顶数值出栈。此时a为127
    11        6: bipush        127        // 将一个byte型常量值推送至操作数栈栈顶
    12        8: invokestatic  #3        // 自动装箱:访问栈顶元素,作为函数实参传入静态方法Byte.valueOf(byte),
    13                                 // 返回value值为127的Byte对象的地址,并压栈。这里需要说明一点,
    14                                 // 由于Byte类缓存了[-128,127]之间的Byte对象,故当传入的实参byte相同时,
    15                                 // 通过Byte.valueOf(byte)返回的对象是同一个对象,详见Byte源码。
    16       11: astore_2                // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为2的引用型局部变量b,栈顶数值出栈。此时b为127
    17       12: aload_0                // 局部变量表中下标为0的引用型局部变量进栈,即this,加载this主要是为了下面通过this调用add方法。  
    18       13: aload_1                // 局部变量表中下标为1的引用型局部变量a进栈  
    19       14: invokevirtual #2      // 自动拆箱,访问栈顶元素a,调用实例方法a.byteValue获取a所指Byte
    20                                 // 对象的value值127,并压栈
    21       17: iconst_1                // int型常量值1进栈
    22       18: iadd                    // 依次弹出栈顶两int型数值1(0000 0001)、127(0111 1111)
    23                                 //(byte类型自动转型为int类型)相加,并将结果128(1000 0000)进栈
    24       19: i2b                    // 栈顶int值128(1000 0000)出栈,强转成byte值-128(1000 0000),并且结果进栈
    25       20: invokestatic  #3      // 自动装箱:访问栈顶元素,作为函数实参传入静态方法Byte.valueOf(byte),
    26                                 // 返回value值为-128的Byte对象的地址,并压栈
    27       23: dup                    // 复制栈顶数值,并且复制值进栈
    28       24: astore_1                // 将栈顶数值赋值给局部变量表中下标为1的引用型局部变量a,栈顶数值出栈。此时a为-128
    29       25: invokevirtual #4      // 调用实例方法add:(Byte),传入的实参为栈顶元素,也即a的拷贝,前面已经分析过了,该调用不改变a的对象值
    30                                 // 该实例方法的调用需要访问栈中的两个参数,一个是实参,也即a的拷贝,一个是在第12步入栈的this。
    31       28: aload_0                // 局部变量表中下标为0的引用型局部变量进栈,即this,加载this主要是为了下面通过this调用add方法。
    32       29: aload_2                // 局部变量表中下标为2的引用型局部变量b进栈  
    33       30: invokevirtual #4      // 调用实例方法add:(Byte),传入的实参为栈顶元素,也即b,前面已经分析过了,该调用不改变b的对象值
    34                                 // 该实例方法的调用需要访问栈中的两个参数,一个是实参,也即b,一个是在第28步入栈的this。
    35       33: return                // 函数执行到最后,b所指对象的值没有改变,仍为127。
    36 }

    7. 综合以上分析,原问题的输出为-128 127

    8. 小结:

    通过以上分析,我们发现该题综合考察了Byte自动拆/装箱、Byte对象缓存、Java编译器对i=i++的特殊处理等等,相当有难度呀。

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