作为 Java程序员都知道 Java是跨平台的语言，编译一次到处运行，这得益于 JVM字节码，这篇文章，我们将一起分析什么是 JVM字节码以及 JVM字节码是如何工作的？

什么 JVM 字节码? {#什么-JVM-字节码}

Java 源代码经过编译器编译后，就会生成 JVM 字节码，它是一种基于栈的低级、中立于平台的指令架构，每个字节码指令都会在 JVM 上执行一系列的操作，如加载、存储、运算、跳转等。它使用基于操作数栈和局部变量表的执行模型。

JVM 字节码具有以下特点：

独立于具体的硬件和操作系统，不同平台上的 JVM 可以解释和执行相同的字节码文件。
相对于机器码和源代码，JVM 字节码是一种更高级别的抽象，并且比机器码更容易阅读和编写。
JVM 字节码通过运行时的即时编译器或解释器执行。

因此，只要在不同平台上安装相应的 JVM，就能在这些平台上运行相同的字节码，这种特性为 Java 程序提供了很高的可移植性和兼容性。值得注意的是，其他编程语言也可以编译成 JVM 字节码，利用 JVM 的优势。这些编程语言叫做基于 JVM 的语言，例如 Kotlin、Groovy 等。

如何查看 JVM 字节码？ {#如何查看-JVM-字节码？}

通过 javap -c ClassName指令就可以查看 JVM字节码，为了更好的说明，下面通过一个简单的 Java程序和对应的 JVM字节码示例来进行演示：

示例代码 {#示例代码}

如下代码，在控制台输出"Hello, World"：

|-------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 | public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, World!"); } } |

使用 javac 命令编译上述 Java 源代码后会生成一个 HelloWorld.class 文件，然后使用javap -c HelloWorld命令查看字节码，内容如下：

|---------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | Compiled from "HelloWorld.java" public class HelloWorld { public HelloWorld(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 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 } |

字节码解释 {#字节码解释}

1.构造方法 HelloWorld()

aload_0: 加载局部变量表中第一个变量（即this引用）。
invokespecial #1: 调用父类（java/lang/Object）的构造方法。
return: 从构造方法返回。

2. main方法

getstatic #2: 获取静态字段java/lang/System.out，它是一个 PrintStream 对象。
ldc #3: 将常量池中索引为3的项（即字符串"Hello, World!"）加载到操作数栈。
invokevirtual #4: 调用 PrintStream 的 println 方法，参数是栈顶的字符串。
return: 从main方法返回。

3. 关键字节码指令解析

aload_0: 加载局部变量表中索引为 0的引用类型变量到操作数栈。
invokespecial: 调用实例初始化方法和私有方法。
getstatic: 获取静态字段的值并将其压入操作数栈。
ldc: 将常量池中的常量加载到操作数栈。
invokevirtual: 调用对象的实例方法，方法的选择是基于对象的运行时类型。

通过这个示例，我们可以看到 Java源代码被编译成 JVM 字节码后是什么样子。

JVM字节码指令集 {#JVM字节码指令集}

通过上述查看 JVM字节码的示例，我们可以看到很多 JVM内部的指令，比如加载、存储、运算、跳转等。JVM字节码指令集（Bytecode Instruction Set）是 JVM用来执行 Java 程序的指令集合，每条字节码指令由一个字节的操作码（opcode）和可选的操作数组成。

以下是 JVM 字节码指令集的一些主要类别和具体指令：

加载和存储指令 {#加载和存储指令}

加载和存储指令，全称 Load and Store Instructions，包含以下几个指令：

aload: 从局部变量表加载引用类型变量到操作数栈。
astore: 将操作数栈顶的引用类型变量存储到局部变量表。
iload: 从局部变量表加载整数类型变量到操作数栈。
istore: 将操作数栈顶的整数类型变量存储到局部变量表。
dload, fload, lload: 加载双精度浮点数、单精度浮点数和长整数类型变量。
dstore, fstore, lstore: 存储双精度浮点数、单精度浮点数和长整数类型变量。

算术运算指令 {#算术运算指令}

算术运算指令，全称 Arithmetic Instructions，包含以下几个指令：

iadd: 对栈顶的两个整数进行加法运算。
isub: 对栈顶的两个整数进行减法运算。
imul: 对栈顶的两个整数进行乘法运算。
idiv: 对栈顶的两个整数进行除法运算。
iinc: 对局部变量表中的整数变量进行自增。
dadd, fadd, ladd: 加法运算（双精度浮点数、单精度浮点数、长整数）。
dsub, fsub, lsub: 减法运算（双精度浮点数、单精度浮点数、长整数）。

类型转换指令 {#类型转换指令}

类型转换指令，全称 Type Conversion Instructions，包含以下几个指令：

i2d: 整数转双精度浮点数。
i2f: 整数转单精度浮点数。
i2l: 整数转长整数。
d2i, f2i, l2i: 转换为整数。

对象操作指令 {#对象操作指令}

对象操作指令，全称 Object Manipulation Instructions，包含以下几个指令：

new: 创建一个新的对象实例。
newarray: 创建一个新的数组。
anewarray: 创建一个新的引用类型数组。
checkcast: 检查对象是否为某一类型的实例。
instanceof: 判断对象是否是某一类型的实例。

方法调用和返回指令 {#方法调用和返回指令}

方法调用和返回指令，全称 Method Invocation and Return Instructions，包含以下几个指令：

invokestatic: 调用静态方法。
invokevirtual: 调用实例方法，根据对象的实际类型进行分派。
invokespecial: 调用实例初始化方法、私有方法和父类方法。
invokeinterface: 调用接口方法。
return: 从方法返回（无返回值）。
ireturn, dreturn, freturn, lreturn, areturn: 从方法返回（返回值为整数、双精度浮点数、单精度浮点数、长整数、引用类型）。

控制流指令 {#控制流指令}

控制流指令，全称 Control Flow Instructions，包含以下几个指令：

goto: 无条件跳转。
ifeq: 如果栈顶整数为0，则跳转。
ifne: 如果栈顶整数不为0，则跳转。
iflt, ifge, ifgt, ifle: 比较栈顶整数，并根据结果跳转。
tableswitch: 用于switch语句的多路分支跳转。
lookupswitch: 用于switch语句的查找表跳转。

异常处理指令 {#异常处理指令}

异常处理指令，全称 Exception Handling Instructions，包含以下几个指令：

athrow: 抛出异常或错误。
try-catch块：通过异常表实现，不是具体的字节码指令。

同步指令 {#同步指令}

同步指令，全称 Synchronization Instructions，包含以下几个指令：

monitorenter: 获取对象的监视器锁。
monitorexit: 释放对象的监视器锁。

栈操作指令 {#栈操作指令}

栈操作指令，全称 Stack Operations Instructions，包含以下几个指令：

pop: 弹出栈顶的一个元素。
dup: 复制栈顶的一个元素。
swap: 交换栈顶的两个元素。

JVM 如何执行字节码？ {#JVM-如何执行字节码？}

JVM 字节码的执行过程主要依赖于 Java 虚拟机的解释器和即时编译器（Just-In-Time Compiler，简称JIT）。JVM会将字节码读取到内存中，并逐条解释执行，或者将热点代码编译为机器码来提高执行效率。

为了更好的说明 JVM 字节码的执行过程，我们还是通过一个具体的示例来进行说明。

示例代码 {#示例代码-1}

这里以 a + b 求和为例，代码如下：

|-------------------|------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 | public class Sum { public static int add(int a, int b) { return a + b; } } |

使用 javap -c Sum 命令获取字节码，具体信息如下：