Add "some examples of Java bytecode instruction analysis"

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+title: 关于 Java 字节码指令的一些例子分析
+date: 2023-11-09 23:13:11
+tags:
+    - Java
+    - bytecode
+---
+
+
+## 演示字节码指令的执行
+
+```java
+public class ByteCodeTest_2 {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        int a = 10;
+        int b = Short.MAX_VALUE + 1;
+        int c = a + b;
+        System.out.println(c);
+    }
+}
+```
+
+### 操作数栈和本地变量表的大小
+
+在编译期间就可计算得到操作数栈和本地变量表的大小。
+```console
+stack=2, locals=4, args_size=1
+```
+
+### 本地变量表
+
+Slot，即槽位，可理解为索引。
+
+```console
+Start  Length  Slot  Name   Signature
+    0      18     0  args   [Ljava/lang/String;
+    3      15     1     a   I
+    6      12     2     b   I
+   10       8     3     c   I
+```
+
+### 运行时常量池
+
+```console
+#3 = Integer            32768
+#4 = Fieldref           #27.#28        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
+#5 = Methodref          #29.#30        // java/io/PrintStream.println:(I)V 
+```
+
+{% asset_img "Snipaste_2023-11-10_00-28-14.png" 字节码指令执行栈帧示意图 %}
+
+### 字节码指令
+
+```console
+ 0: bipush        10
+ 2: istore_1
+ 3: ldc           #3             // int 32768
+ 5: istore_2
+ 6: iload_1
+ 7: iload_2
+ 8: iadd
+ 9: istore_3
+10: getstatic     #4             // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
+13: iload_3
+14: invokevirtual #5             // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
+17: return
+```
+- bipush，将一个 byte，推入操作数栈。
+    - short 范围内的数是和字节码指令一起存储的，范围外的数是存储在运行时常量池中的。
+    - 操作数栈的宽度是 4 个字节，short 范围内的数在推入操作数栈前会经过符号扩展成为 int。
+- istore_1，将栈顶的 int，存入局部变量表，槽位 1。
+- ldc，从运行时常量池中将指定常量推入操作数栈。
+- istore_2，将栈顶的 int，存入局部变量表，槽位 2。
+- iload_1 iload_2，依次从局部变量表将两个 int 推入操作数栈，槽位分别是 1 和 2。
+- iadd，将栈顶的两个 int 弹出并相加，将结果推入操作数栈。
+- istore_3，将栈顶的 int，存入局部变量表，槽位 3。
+- getstatic，获取类的静态属性，推入操作数栈。
+- iload_3，从局部变量表将 int 推入操作数栈，槽位 3。
+- invokevirtual，将栈顶的参数依次弹出，调用实例方法。
+- return，返回 void
+
+## 分析 a++ 和 ++a
+
+```java
+public class ByteCodeTest_3 {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        int a = 10;
+        int b = a++ + ++a + a--;
+        System.out.println(a);
+        System.out.println(b);
+    }
+}
+```
+
+### 字节码指令
+
+```console
+ 0: bipush        10
+ 2: istore_1
+ 3: iload_1
+ 4: iinc          1, 1
+ 7: iinc          1, 1
+10: iload_1
+11: iadd
+12: iload_1
+13: iinc          1, -1
+16: iadd
+17: istore_2
+```
+
+- a++ 和 ++a 的区别是先 load 还是先 iinc。
+- iinc，将局部变量表指定槽位的数加上一个常数。
+- 注意 a 只 load 到操作数栈并没有 store 回局部变量表。
+- b = 10 + 12 + 12 = 34
+- a = 10 + 1 + 1 - 1 = 11
+
+## 分析判断条件
+
+```java
+public class ByteCodeTest_4 {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        int a = 0;
+        // ifeq, goto
+        if (a == 0) {
+            a = 10;
+        } else {
+            a = 20;
+        }
+    }
+}
+```
+
+### 字节码指令
+```console
+ 0: iconst_0
+ 1: istore_1
+ 2: iload_1
+ 3: ifne          12
+ 6: bipush        10
+ 8: istore_1
+ 9: goto          15
+12: bipush        20
+14: istore_1
+15: return
+```
+
+- iconst，将一个 int 常量推入操作数栈。
+- if`<cond>`，一个 int 和 0 的比较成立时进入分支，跳转到指定行号。
+- goto，总是进入的分支，跳转到指定行号。
+
+
+
+## 涉及的字节码指令
+- bipush，将一个 byte 符号扩展为一个 int，推入操作数栈。
+- istore，将栈顶的 int，存入局部变量表的指定槽位。
+- iload，将局部变量表指定槽位的 int，推入操作数栈。
+- ldc，从运行时常量池将指定常量推入操作数栈。
+- iadd，将栈顶的两个 int 弹出并相加，将结果推入操作数栈。
+- getstatic，获取类的静态属性，推入操作数栈。
+- invokevirtual，将栈顶的参数依次弹出，调用实例方法。
+- return，返回 void。
+- iinc，将局部变量表中指定槽位的数加一个常量。
+- if`<cond>`，一个 int 和 0 的比较成立时进入分支，跳转到指定行号。
+    - ifeq，equals
+    - ifne，not equals
+    - iflt，less than
+    - ifge，greater than or equals
+    - ifgt，great than
+    - ifle，less than or equals
+- goto，总是进入的分支，跳转到指定行号。