目录

jvm指令集

介绍

Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字(称为操作码,Opcode)以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数(称为操作数,Operands)而构成。由于Java虚拟机采用面向操作数栈而不是寄存器的架构,所以大多数的指令都不包含操作数,只有一个操作码。

由于限制了Java虚拟机操作码的长度为一个字节(一个字节8位, =256,即0~255),这意味着指令集的操作码总数不可能超过256条;又由于class文件格式放弃了编译后代码的操作数长度对齐,操作数的数量以及长度取决于操作码,如果一个操作数的长度超过了一个字节,那么它将会以big一endian顺序存储,即高位在前的字节序。例如,如果要将一个16位长度的无符号 整数使用两个无符号字节存储起来(将它们命名为妙byte1和byte2),那这个16位无符号整数的值就是:(byte1«8)|byte2。

字节码指令流应当都是单字节对齐的,只有Iableswitch和lookupswitch两个指令例外,由于它们的操作数比较特殊,都是以4字节为界划分的,所以当这两个指令的参数位置不是4字节的倍数时,需要预留出相应的空位补全到4字节的倍数以实现对齐。

这种操作在某种程度上会导致解释执行字节码时损失一些性能。但这样做的优势也非常明显,放弃了操作数长度对齐,就意味着可以省略很多填充和间隔符号;用一个字节来代表操作码,也是为了尽可能获得短小精于的编译代码。

如果不考虑异常处理的话,那么Java虚拟机的解释器可以使用下面这个伪代码当做最基本的执行模型来理解:

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do {
       自动计算PC寄存器的值加1
       根据PC寄存器的指示位置从字节码流中取出操作码
       if字节码存在操作数 从字节码流中取出操作数
       执行操作码所定义的操作
} while字节码流长度>0

常见加载和存储指令

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指令名称          操作数栈的变化                   描述     
iconst_<n>       n 入栈                         把整数n放入栈中
istore_<i>         顶部元素出栈(pop)               将栈顶的整数弹出并且赋值给局部变量表中的index为i的元素
iload_<i>          局部变量表的中元素入栈(push)    将局部变量表中index为i的元素放入栈中
iinc i by n       无变化                           对局部变量表中index为i的元素加上n
iadd              栈顶弹出两个元素并返回一个元素 从栈顶连续弹出两个元素将其相加后的结果放回栈中
                  (pop, pop, push)

当n是int类型
  取值-1~5采用iconst指令  
  取值-128~127采用bipush指令
  取值-32768~32767采用sipush指令
  取值-2147483648~2147483647采用 ldc 指令

JVM规范中《操作码助记符表》

JVM规范中《JVM指令集》介绍

字节码指令大全

指令码 助记符 说明
0x00 nop 无操作
0x01 aconst_null 将null推送至栈顶
0x02 iconst_m1 将int型-1推送至栈顶
0x03 iconst_0 将int型0推送至栈顶
0x04 iconst_1 将int型1推送至栈顶
0x05 iconst_2 将int型2推送至栈顶
0x06 iconst_3 将int型3推送至栈顶
0x07 iconst_4 将int型4推送至栈顶
0x08 iconst_5 将int型5推送至栈顶
0x09 lconst_0 将long型0推送至栈顶
0x0a lconst_1 将long型1推送至栈顶
0x0b fconst_0 将float型0推送至栈顶
0x0c fconst_1 将float型1推送至栈顶
0x0d fconst_2 将float型2推送至栈顶
0x0e dconst_0 将double型0推送至栈顶
0x0f dconst_1 将double型1推送至栈顶
0x10 bipush 将单字节的常量值(-128~127)推送至栈顶
0x11 sipush 将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶
0x12 ldc 将int, float或String型常量值从常量池中推送至栈顶
0x13 ldc_w 将int, float或String型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)
0x14 ldc2_w 将long或double型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)
0x15 iload 将指定的int型本地变量推送至栈顶
0x16 lload 将指定的long型本地变量推送至栈顶
0x17 fload 将指定的float型本地变量推送至栈顶
0x18 dload 将指定的double型本地变量推送至栈顶
0x19 aload 将指定的引用类型本地变量推送至栈顶
0x1a iload_0 将第一个int型本地变量推送至栈顶
0x1b iload_1 将第二个int型本地变量推送至栈顶
0x1c iload_2 将第三个int型本地变量推送至栈顶
0x1d iload_3 将第四个int型本地变量推送至栈顶
0x1e lload_0 将第一个long型本地变量推送至栈顶
0x1f lload_1 将第二个long型本地变量推送至栈顶
0x20 lload_2 将第三个long型本地变量推送至栈顶
0x21 lload_3 将第四个long型本地变量推送至栈顶
0x22 fload_0 将第一个float型本地变量推送至栈顶
0x23 fload_1 将第二个float型本地变量推送至栈顶
0x24 fload_2 将第三个float型本地变量推送至栈顶
0x25 fload_3 将第四个float型本地变量推送至栈顶
0x26 dload_0 将第一个double型本地变量推送至栈顶
0x27 dload_1 将第二个double型本地变量推送至栈顶
0x28 dload_2 将第三个double型本地变量推送至栈顶
0x29 dload_3 将第四个double型本地变量推送至栈顶
0x2a aload_0 将第一个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2b aload_1 将第二个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2c aload_2 将第三个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2d aload_3 将第四个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2e iaload 将int型数组指定索引的值推送至栈顶
0x2f laload 将long型数组指定索引的值推送至栈顶
0x30 faload 将float型数组指定索引的值推送至栈顶
0x31 daload 将double型数组指定索引的值推送至栈顶
0x32 aaload 将引用型数组指定索引的值推送至栈顶
0x33 baload 将boolean或byte型数组指定索引的值推送至栈顶
0x34 caload 将char型数组指定索引的值推送至栈顶
0x35 saload 将short型数组指定索引的值推送至栈顶
0x36 istore 将栈顶int型数值存入指定本地变量
0x37 lstore 将栈顶long型数值存入指定本地变量
0x38 fstore 将栈顶float型数值存入指定本地变量
0x39 dstore 将栈顶double型数值存入指定本地变量
0x3a astore 将栈顶引用型数值存入指定本地变量
0x3b istore_0 将栈顶int型数值存入第一个本地变量
0x3c istore_1 将栈顶int型数值存入第二个本地变量
0x3d istore_2 将栈顶int型数值存入第三个本地变量
0x3e istore_3 将栈顶int型数值存入第四个本地变量
0x3f lstore_0 将栈顶long型数值存入第一个本地变量
0x40 lstore_1 将栈顶long型数值存入第二个本地变量
0x41 lstore_2 将栈顶long型数值存入第三个本地变量
0x42 lstore_3 将栈顶long型数值存入第四个本地变量
0x43 fstore_0 将栈顶float型数值存入第一个本地变量
0x44 fstore_1 将栈顶float型数值存入第二个本地变量
0x45 fstore_2 将栈顶float型数值存入第三个本地变量
0x46 fstore_3 将栈顶float型数值存入第四个本地变量
0x47 dstore_0 将栈顶double型数值存入第一个本地变量
0x48 dstore_1 将栈顶double型数值存入第二个本地变量
0x49 dstore_2 将栈顶double型数值存入第三个本地变量
0x4a dstore_3 将栈顶double型数值存入第四个本地变量
0x4b astore_0 将栈顶引用型数值存入第一个本地变量
0x4c astore_1 将栈顶引用型数值存入第二个本地变量
0x4d astore_2 将栈顶引用型数值存入第三个本地变量
0x4e astore_3 将栈顶引用型数值存入第四个本地变量
0x4f iastore 将栈顶int型数值存入指定数组的指定索引位置
0x50 lastore 将栈顶long型数值存入指定数组的指定索引位置
0x51 fastore 将栈顶float型数值存入指定数组的指定索引位置
0x52 dastore 将栈顶double型数值存入指定数组的指定索引位置
0x53 aastore 将栈顶引用型数值存入指定数组的指定索引位置
0x54 bastore 将栈顶boolean或byte型数值存入指定数组的指定索引位置
0x55 castore 将栈顶char型数值存入指定数组的指定索引位置
0x56 sastore 将栈顶short型数值存入指定数组的指定索引位置
0x57 pop 将栈顶数值弹出 (数值不能是long或double类型的)
0x58 pop2 将栈顶的一个(long或double类型的)或两个数值弹出(其它)
0x59 dup 复制栈顶数值并将复制值压入栈顶
0x5a dup_x1 复制栈顶数值并将两个复制值压入栈顶
0x5b dup_x2 复制栈顶数值并将三个(或两个)复制值压入栈顶
0x5c dup2 复制栈顶一个(long或double类型的)或两个(其它)数值并将复制值压入栈顶
0x5d dup2_x1 复制栈顶的一个或两个值,将其插入栈顶那两个或三个值的下面
0x5e dup2_x2 复制栈顶的一个或两个值,将其插入栈顶那两个、三个或四个值的下面
0x5f swap 将栈最顶端的两个数值互换(数值不能是long或double类型的)
0x60 iadd 将栈顶两int型数值相加并将结果压入栈顶
0x61 ladd 将栈顶两long型数值相加并将结果压入栈顶
0x62 fadd 将栈顶两float型数值相加并将结果压入栈顶
0x63 dadd 将栈顶两double型数值相加并将结果压入栈顶
0x64 isub 将栈顶两int型数值相减并将结果压入栈顶
0x65 lsub 将栈顶两long型数值相减并将结果压入栈顶
0x66 fsub 将栈顶两float型数值相减并将结果压入栈顶
0x67 dsub 将栈顶两double型数值相减并将结果压入栈顶
0x68 imul 将栈顶两int型数值相乘并将结果压入栈顶
0x69 lmul 将栈顶两long型数值相乘并将结果压入栈顶
0x6a fmul 将栈顶两float型数值相乘并将结果压入栈顶
0x6b dmul 将栈顶两double型数值相乘并将结果压入栈顶
0x6c idiv 将栈顶两int型数值相除并将结果压入栈顶
0x6d ldiv 将栈顶两long型数值相除并将结果压入栈顶
0x6e fdiv 将栈顶两float型数值相除并将结果压入栈顶
0x6f ddiv 将栈顶两double型数值相除并将结果压入栈顶
0x70 irem 将栈顶两int型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x71 lrem 将栈顶两long型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x72 frem 将栈顶两float型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x73 drem 将栈顶两double型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x74 ineg 将栈顶int型数值取负并将结果压入栈顶
0x75 lneg 将栈顶long型数值取负并将结果压入栈顶
0x76 fneg 将栈顶float型数值取负并将结果压入栈顶
0x77 dneg 将栈顶double型数值取负并将结果压入栈顶
0x78 ishl 将int型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶
0x79 lshl 将long型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7a ishr 将int型数值右(符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7b lshr 将long型数值右(符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7c iushr 将int型数值右(无符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7d lushr 将long型数值右(无符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7e iand 将栈顶两int型数值作“按位与”并将结果压入栈顶
0x7f land 将栈顶两long型数值作“按位与”并将结果压入栈顶
0x80 ior 将栈顶两int型数值作“按位或”并将结果压入栈顶
0x81 lor 将栈顶两long型数值作“按位或”并将结果压入栈顶
0x82 ixor 将栈顶两int型数值作“按位异或”并将结果压入栈顶
0x83 lxor 将栈顶两long型数值作“按位异或”并将结果压入栈顶
0x84 iinc 将指定int型变量增加指定值(i++, i–, i+=2)
0x85 i2l 将栈顶int型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶
0x86 i2f 将栈顶int型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶
0x87 i2d 将栈顶int型数值强制转换成double型数值并将结果压入栈顶
0x88 l2i 将栈顶long型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶
0x89 l2f 将栈顶long型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶
0x8a l2d 将栈顶long型数值强制转换成double型数值并将结果压入栈顶
0x8b f2i 将栈顶float型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶
0x8c f2l 将栈顶float型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶
0x8d f2d 将栈顶float型数值强制转换成double型数值并将结果压入栈顶
0x8e d2i 将栈顶double型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶
0x8f d2l 将栈顶double型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶
0x90 d2f 将栈顶double型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶
0x91 i2b 将栈顶int型数值强制转换成byte型数值并将结果压入栈顶
0x92 i2c 将栈顶int型数值强制转换成char型数值并将结果压入栈顶
0x93 i2s 将栈顶int型数值强制转换成short型数值并将结果压入栈顶
0x94 lcmp 比较栈顶两long型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶
0x95 fcmpl 比较栈顶两float型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将-1压入栈顶
0x96 fcmpg 比较栈顶两float型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将1压入栈顶
0x97 dcmpl 比较栈顶两double型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将-1压入栈顶
0x98 dcmpg 比较栈顶两double型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将1压入栈顶
0x99 ifeq 当栈顶int型数值等于0时跳转
0x9a ifne 当栈顶int型数值不等于0时跳转
0x9b iflt 当栈顶int型数值小于0时跳转
0x9c ifge 当栈顶int型数值大于等于0时跳转
0x9d ifgt 当栈顶int型数值大于0时跳转
0x9e ifle 当栈顶int型数值小于等于0时跳转
0x9f if_icmpeq 比较栈顶两int型数值大小,当结果等于0时跳转
0xa0 if_icmpne 比较栈顶两int型数值大小,当结果不等于0时跳转
0xa1 if_icmplt 比较栈顶两int型数值大小,当结果小于0时跳转
0xa2 if_icmpge 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于等于0时跳转
0xa3 if_icmpgt 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于0时跳转
0xa4 if_icmple 比较栈顶两int型数值大小,当结果小于等于0时跳转
0xa5 if_acmpeq 比较栈顶两引用型数值,当结果相等时跳转
0xa6 if_acmpne 比较栈顶两引用型数值,当结果不相等时跳转
0xa7 goto 无条件跳转
0xa8 jsr 跳转至指定16位offset位置,并将jsr下一条指令地址压入栈顶
0xa9 ret 返回至本地变量指定的index的指令位置(一般与jsr, jsr_w联合使用)
0xaa tableswitch 用于switch条件跳转,case值连续(可变长度指令)
0xab lookupswitch 用于switch条件跳转,case值不连续(可变长度指令)
0xac ireturn 从当前方法返回int
0xad lreturn 从当前方法返回long
0xae freturn 从当前方法返回float
0xaf dreturn 从当前方法返回double
0xb0 areturn 从当前方法返回对象引用
0xb1 return 从当前方法返回void
0xb2 getstatic 获取指定类的静态域,并将其值压入栈顶
0xb3 putstatic 为指定的类的静态域赋值
0xb4 getfield 获取指定类的实例域,并将其值压入栈顶
0xb5 putfield 为指定的类的实例域赋值
0xb6 invokevirtual 调用实例方法
0xb7 invokespecial 调用超类构造方法,实例初始化方法,私有方法
0xb8 invokestatic 调用静态方法
0xb9 invokeinterface 调用接口方法
0xba invokedynamic 调用动态链接方法
0xbb new 创建一个对象,并将其引用值压入栈顶
0xbc newarray 创建一个指定原始类型(如int, float, char…)的数组,并将其引用值压入栈顶
0xbd anewarray 创建一个引用型(如类,接口,数组)的数组,并将其引用值压入栈顶
0xbe arraylength 获得数组的长度值并压入栈顶
0xbf athrow 将栈顶的异常抛出
0xc0 checkcast 检验类型转换,检验未通过将抛出ClassCastException
0xc1 instanceof 检验对象是否是指定的类的实例,如果是将1压入栈顶,否则将0压入栈顶
0xc2 monitorenter 获得对象的锁,用于同步方法或同步块
0xc3 monitorexit 释放对象的锁,用于同步方法或同步块
0xc4 wide 扩大本地变量索引的宽度
0xc5 multianewarray 创建指定类型和指定维度的多维数组(执行该指令时,操作栈中必须包含各维度的长度值),并将其引用值压入栈顶
0xc6 ifnull 为null时跳转
0xc7 ifnonnull 不为null时跳转
0xc8 goto_w 无条件跳转
0xc9 jsr_w 跳转至指定32位offset位置,并将jsr_w下一条指令地址压入栈顶
0xca breakpoint 调试时的断点标记
0xfe impdep1 为特定软件而预留的语言后门
0xff impdep2 为特定硬件而预留的语言后门
ps: 最后三个为保留指令

参考 JVM字节码指令集大全及其介绍