JVM性能优化（五）源码图解jvm字节码

Jenna ·

更新时间:2024-09-20

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一、前言

前面我们通过tomcat本身的参数以及jvm的参数对tomcat做了优化，详情查看：tomcat优化，其实要想将应用程序跑的更快，效率更高，除了对tomcat容器以及jvm优化外，应用程序代码本身如果写的效率不高的，那么也是不行的，所以对于程序本身的优化也就很重要了。

对于程序本身的优化，可以借鉴很多前辈的经验，但是有些时候，在从源码角度分析的话，不好鉴别出哪个效率高，如对字符串拼接的操作，是直接“+”号拼接效率高还是使用StringBuilder效率高呢？

这个时候，就需要通过查看编译好的class文件中的字节码，就可以找到答案。

我们都知道，java编写应用，需要先通过javac命令编译成class文件，在通过jvm执行，jvm执行时是需要将class文件中的字节码载入到jvm进行运行的

二、通过javap命令查看class文件的字节码内容

首先，看一下简单的Test类的代码：

public class Test {
		public static void main(String[] args) {
			int a = 2;
			int b = 5;
			int c = b - a;
			System.out.println(c);
		}
}

通过javap命令查看class文件中的字节码内容：
javap -v Test.class > Test.txt

用法: javap  
其中, 可能的选项包括:
  -help  --help  -?        输出此用法消息
  -version                 版本信息
  -v  -verbose             输出附加信息
  -l                       输出行号和本地变量表
  -public                  仅显示公共类和成员
  -protected               显示受保护的/公共类和成员
  -package                 显示程序包/受保护的/公共类
                           和成员 (默认)
  -p  -private             显示所有类和成员
  -c                       对代码进行反汇编
  -s                       输出内部类型签名
  -sysinfo                 显示正在处理的类的
                           系统信息 (路径, 大小, 日期, MD5 散列)
  -constants               显示最终常量
  -classpath         指定查找用户类文件的位置
  -cp                指定查找用户类文件的位置
  -bootclasspath     覆盖引导类文件的位置

当我们运行javap命令后会得到一个Test.txt的文件
内容如下：

#  显示生成这个class的java源文件、版本信息、生成时间等
Classfile /F:/project/test/target/classes/com/lyy/Test.class
  Last modified 2020-5-7; size 562 bytes
  MD5 checksum 58100edcdfebfd9769cdbb1b634baf3c
  Compiled from "Test.java"
public class com.lyy.Test
  minor version: 0
  major version: 49
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
 # 显示了该类中所涉及的常量池，共35个常量
Constant pool:
   #1 = Class              #2             // com/lyy/Test
   #2 = Utf8               com/lyy/Test
   #3 = Class              #4             // java/lang/Object
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Utf8               Code
   #8 = Methodref          #3.#9          // java/lang/Object."":()V
   #9 = NameAndType        #5:#6          // "":()V
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/lyy/Test;
  #14 = Utf8               main
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = Fieldref           #17.#19        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
  #17 = Class              #18            // java/lang/System
  #18 = Utf8               java/lang/System
  #19 = NameAndType        #20:#21        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #20 = Utf8               out
  #21 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #22 = Methodref          #23.#25        // java/io/PrintStream.println:(I)V
  #23 = Class              #24            // java/io/PrintStream
  #24 = Utf8               java/io/PrintStream
  #25 = NameAndType        #26:#27        // println:(I)V
  #26 = Utf8               println
  #27 = Utf8               (I)V
  #28 = Utf8               args
  #29 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #30 = Utf8               a
  #31 = Utf8               I
  #32 = Utf8               b
  #33 = Utf8               c
  #34 = Utf8               SourceFile
  #35 = Utf8               Test.java
 #显示该类的构造器，编译器自动插入的
{
  public com.lyy.Test();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #8                  // Method java/lang/Object."":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/lyy/Test;
# 显示了main方的信息（这个是我们需要重点关注的）
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: iconst_2
         1: istore_1
         2: iconst_5
         3: istore_2
         4: iload_2
         5: iload_1
         6: isub
         7: istore_3
         8: getstatic     #16                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        11: iload_3
        12: invokevirtual #22                 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        15: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 2
        line 8: 4
        line 9: 8
        line 10: 15
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      16     0  args   [Ljava/lang/String;
            2      14     1     a   I
            4      12     2     b   I
            8       8     3     c   I
}
SourceFile: "Test.java"

生成的内容虽然看上去很多，但是总体来说，大致分为4个部分：

第一部分： 显示生成这个class的java源文件、版本信息、生成时间等
第二部分： 显示了该类中所涉及的常量池，共35个常量
第三部分： 显示该类的构造器，编译器自动插入的
第四部分： 显示了main方的信息（这个是我们需要重点关注的）

这么看的话我们是很难看懂里面的内容说的是什么的，我们需要对里面的参数一一作出说明，请往下看。

三、常量池

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html#jvms-4.4-140

Constant Type	Value	说明
CONSTANT_Class	7	类或接口的符号引用
CONSTANT_Fieldref	9	字段的符号引用
CONSTANT_Methodref	10	类中方法的符号引用
CONSTANT_InterfaceMethodref	11	接口中方法的符号引用
CONSTANT_String	8	字符串类型常量
CONSTANT_Integer	3	整形常量
CONSTANT_Float	4	浮点型常量
CONSTANT_Long	5	长整型常量
CONSTANT_Double	6	双精度浮点型常量
CONSTANT_NameAndType	12	字段或方法的符号引用
CONSTANT_Utf8	1	UTF-8编码的字符串
CONSTANT_MethodHandle	15	表示方法句柄
CONSTANT_MethodType	16	标志方法类型
CONSTANT_InvokeDynamic	18	表示一个动态方法调用点

四、描述符 4.1 字段描述符

api文档：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html#jvms-4.3.2

术语	类型	描述
B	byte	signed byte
C	char	Unicode character code point in the Basic Multilingual Plane, encoded with UTF-16
D	double	double-precision floating-point value
F	float	single-precision floating-point value
I	int	integer
J	long	long integer
L	ClassName ;	reference an instance of class ClassName
S	short	signed short
Z	boolean	true or false
[	reference	one array dimension