从字节码角度分析装箱和拆箱

一.拆箱和装箱的基本介绍

装箱和拆箱是Java中提供的两个有用的语法糖。

装箱是指将基本数据类型自动转换为它的包装器类型。如int到Integer的转换。

拆箱是指将包装器类型转换为对应的基本数据类型。如Integer到int的转换。

以下是一个例子:

Integer num1 = 1000;
int num2 = num1;

其中num1是一个Integer类型的对象,这里对它的赋值操作就是一个装箱的过程。

num2是一个基本类型int的变量,用num1给它赋值就是一个拆箱的过程。

二.拆箱和装箱的字节码实现

下面我们从字节码的角度看一下装箱和拆箱是如何实现的吧。

那么如何获取到Java代码的字节码呢?其实我们在使用javac对Java源代码进行编译后得到的class文件就是其字节码文件。

但是这个class文件是二进制形式存在的,是无法直接阅读的。所以还需要另外一个命令javap帮我们把class文件解析为可读的形式

我们将以下代码保存在test.java文件中(这里省略了类目、main方法等):

Integer num1 = 1000;
int num2 = num1;

javap 命令的使用
然后用javac进行编译,再用javap -v进行反编译。javap加上-v参数可以看到较为全面的信息。

javac test.java
javap -v test

使用javap反编译后,我们可以得到如下结果:

         0: sipush        1000
         3: invokestatic  #2 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
         6: astore_1
         7: aload_1
         8: invokevirtual #3// Method java/lang/Integer.intValue:()I
        11: istore_2

这里的反编译结果包含6条字节码指令,弄懂了这些指令,也就清楚了一个普通的拆箱和装箱的实现原理。

由于这些指令对应着在栈帧上的各种操作,我们首先回顾一下栈帧的概念。

栈帧回顾

相信大家对Java运行时数据区域中的Java虚拟机栈不会陌生。

每一个Java方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出找的过程。

而在方法的执行过程就是在栈帧上进行各种操作。

这里我们主要关注栈帧中的操作数栈和局部变量表。


Java栈帧

指令执行分析

下面我们详细分析下上述6条指令的执行过程。

Java代码

Integer num1 = 1000;
int num2 = num1;

对应字节码

         0: sipush        1000
         3: invokestatic  #2 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
         6: astore_1
         7: aload_1
         8: invokevirtual #3// Method java/lang/Integer.intValue:()I
        11: istore_2

第一句:sipush 1000

sipush 是一个入栈操作,表示把short类型的数字放入栈帧中。执行完这句后栈帧的情况如下:

sipush 1000

可以看到1000这个数字被放到了操作数栈里。

第二句:invokestatic #2

这一句是调用一个static方法。

那么具体调用的是哪个方法呢?

可以看到后面还有一个#2参数。这个#2可以理解为常量池的一个索引。

我们使用javap -v命令除了输出了上述代码对应的字节码外。还有一个重要的部分是常量池。

本次反编译的常量池如下图所示:


在这里插入图片描述

可以看到索引为#2的位置,存储的是一个方法描述符,其实可以直接看到后面的注释,这个方法就是Integer.valueOf方法。

关于常量池这里不再多说,大家暂时知道这回事就行。

回到我们的主题。我们现在知道了invokestatic #2这句指令调用的是Integer.valueOf方法,那么入参是谁呢?

还记得上一条指令干了什么事吗?

对。就是把1000这个数字放到操作数栈的栈顶。栈顶的这个数字1000其实就是Integer.valueOf的入参。

Integer.valueOf的返回值是一个Integer对象。执行完这条指令后,1000出栈,得到的结果Integer对象入栈。这个Integer对象就是我们Java代码里的num1。

这时,栈帧的情况如下:

在这里插入图片描述

第三句:astore_1

这句表示把操作数栈的栈顶元素弹出,放到局部变量表下标为1的位置。

执行之后的结果如下:

在这里插入图片描述

到这一句执行完,Java代码中的Integer num1 = 1000,就算执行完了。

装箱结论

前三句字节码,完成了装箱的操作。通过上述分析,我们知道了整型的装箱就是调用Integer.valueOf方法实现的。

对于其它的数据类型都是类似的。

后三句字节码对应int num2 = num1的过程。

第四句:aload_1
表示将局部变量表位置为1的元素,压入操作数栈。

这一句执行后结果如下。

aload_1

第五句:invokevirtual #3

和第二句化invokestatic类似,这一句也是对方法的调用执行。

只不过这里调用的是一个示例方法。

参加第二句分析时给出的常量池情况,这里调用的方法是Integer的intValue方法。

操作数是上一步压栈的Integer对象。

执行后结果如下:

在这里插入图片描述

第六句:istore_2

将操作数栈的元素存入局部变量表第二个位置。

在这里插入图片描述

到这里就执行完了int num2 = num1

最后局部变量表的1和2的位置就分别存着num1和num2。

拆箱结论

通过后三句字节码的分析我们知道了,Integer类型的拆箱是使用Integer.intValue实现的。

对于其它的包装器类型也是类似的。

三.本文小结

本文介绍了装箱和拆箱的含义。然后通过javap命令拿到了装拆箱的字节码实现。并一句句地分析了这些字节码。

最后得出了对于整数类型,装箱是使用Integer.valueOf方法、拆箱是使用Integer.intValue方法来实现的结论。


以上就是本文的全部内容啦,希望能给你带来了那么一点收获。如果你能点赞、评论那就对我的最大鼓励了。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 214,233评论 6 495
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,357评论 3 389
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,831评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,313评论 1 288
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,417评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,470评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,482评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,265评论 0 269
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,708评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,997评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,176评论 1 342
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,827评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,503评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,150评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,391评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,034评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,063评论 2 352