java - jvm dup 指令的用例

Question

Java字节码指令集提供various forms of dup instruction 。我无法理解这些指令和 swap 指令的用途。哪些 Java 代码在编译时会使用这些指令生成字节码？

Answer 1

dup 的变体可以出现在普通 Java 代码中。

例如如 this answer 中所述，对象实例化通常使用 dup，因为 new Object() 被编译为

new #n              // n referencing Class java.lang.Object in the pool
dup
invokespecial #m    // m referencing Method java.lang.Object.<init>()V

此外，intArray[expression]++ 被编译为

… (code pushing the results of intArray and expression)
dup2
iaload
iconst_1
iadd
iastore

而且，有点花哨

public static long example3(Long[] array, int i, long l) {
    return array[i]=l;
}

编译为

   0: aload_0
   1: iload_1
   2: lload_2
   3: invokestatic  #3  // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
   6: dup_x2
   7: aastore
   8: invokevirtual #4  // Method java/lang/Long.longValue:()J
  11: lreturn

^{将数组类型更改为 long[] 会生成 dup2_x2}

的示例

如 this Q&A 中所述，javac 永远不会使用 swap 或 nop(在当前实现中)。但仅仅因为 javac 不使用特定指令，您就不能假设没有编译器使用它。

例如还有其他 Java 编译器，例如 ECJ，但也可能存在由其他编程语言创建的类文件，或者已经是检测工具的结果，当您想要在运行时检测代码时，这些文件就变得相关。并且 javac 的 future 版本也可以使用以前没有使用过的指令，就像 Java 8 之前一样，Java 代码不使用 invokedynamic。

This discussion指向一个适合交换的场景。当使用 try-with-resource 时，将会生成代码，在已经捕获到异常的情况下处理捕获到的异常。当前 javac 将其编译(基本上)为

astore        n
aload         o
aload         n
invokevirtual #x // Method java/lang/Throwable.addSuppressed:(Ljava/lang/Throwable;)V

其中 o 是保存已捕获异常的旧变量，n 将是一个全新的变量，将其编译为

aload         o
swap
invokevirtual #x // Method java/lang/Throwable.addSuppressed:(Ljava/lang/Throwable;)V

相反。所以这些指令并不是永远不需要的奇异结构。当特定的代码生成器不使用它们时，这只是一个实现细节。

说到 Instrumentation，同样重要的是要记住，ClassFileTransformer 不能保证接收与编译器生成的完全相同的字节码。它可能是等效的字节代码。

所以底线是，如果你想实现一个ClassFileTransformer，你应该准备好处理每个合法的字节码。