Java进阶--Java中 i++完全解析

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在讲 i++与++i之前先看两个在笔试面试中经常遇到的题目:


题目1:


//代码1
        int x=2; 
        int b=(x++)*3;
        System.out.println(b);

/*
 输出结果为:6
*/
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题目2:


//代码1
       int i=0;
       for(int j=0;j<100;j++)          
           i=i++;   
       System.out.println(i);
/*
 输出结果为:0
*/
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题目3:


public  int inc()
   {
       int x;
       try {
        x=1;
        return x;
    } catch (Exception e) {
        x=2;
        return x;
    }
    finally{
        x=3;
       }       
   }
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上面的输出结果在Java中是正确的,跟Java自身的处理机制有关,Java虚拟机执行字节码是基于栈的体系结构。


下面就来具体分析一下为什么会有如此奇怪的结果,在Java中变量在运算的时候涉及到两个区域这两个区域分别为 stack 区域和 local variable 区域,stack 在变量进行运算时会用到,而local variable区域用来保存局部变量的值。


先看看题目1的字节码:


  L0
    LINENUMBER 7 L0
    ICONST_2
    ISTORE 1
   L1
    LINENUMBER 8 L1
    ILOAD 1
    IINC 1 1
    ICONST_3
    IMUL
    ISTORE 2
   L2
    LINENUMBER 9 L2
    GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
    ILOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (I)V
   L3
    LINENUMBER 14 L3
    RETURN
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先对上面的指令进行一个讲解:


① ICONST_2:将2压入到stack中。


②ISTORE 1:将stack中的值取出存放到 local variable 区域的位置1处。


③ILOAD 1:local variable 区域的位置1处的值压入到stack中。


④IINC 1 1:将local variable 区域的位置1处的值加1。


⑤ICONST_3:将3压入到stack中。


⑥IMUL:弹出stack中的两个元素,相乘将结果压入到stack中。


⑦ISTORE 2:将stack中的结果取出存放到local variable区域。


下面是题目1运行时stack和local variable区域的值的情况:


① ICONST_2 :将2压入到stack中。

②ISTORE 1:将stack中的值取出存放到 local variable 区域的位置1处。

③ILOAD 1:local variable 区域的位置1处的值压入到stack中。

④IINC 1 1:将local variable 区域的位置1处的值加1。

⑤ICONST_3:将3压入到stack中。

⑥IMUL:弹出stack中的两个元素,相乘将结果压入到stack中。

⑦ISTORE 2:将stack中的结果取出存放到local variable区域。

最后输出的是local variable中位置2的值,上面计算结果比较好理解关键在于④IINC 1 1这一步直接将local variable中位置1的值加1并不是放到stack中加1,stack中的2后面一直未改变。也就是说stack相当于一个中转站。


题目1清楚后题目2也是比较好理解的,下面直接上题目2的字节码,对照着字节码看更清楚整个流程。


L0
    LINENUMBER 7 L0
    ICONST_0
    ISTORE 1
L1
    LINENUMBER 8 L1
    ICONST_0
    ISTORE 2
L2
    GOTO L3
L4
    LINENUMBER 9 L4
   FRAME APPEND [I I]
    ILOAD 1
    IINC 1 1
    ISTORE 1
L5
    LINENUMBER 8 L5
    IINC 2 1
L3
   FRAME SAME
    ILOAD 2
    BIPUSH 100
    IF_ICMPLT L4
L6
    LINENUMBER 10 L6
    GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
    ILOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (I)V
L7
    LINENUMBER 11 L7
    RETURN
//-----------------------------------
字节码
public int inc();
Code:
Stack=1,Locals=5,Args_size=1
0:iconst_1//try块中的x=1
1:istore_1
2:iload_1//保存x到returnValue中,此时x=1
3:istore 4
5:iconst_3//finaly块中的x=3
6:istore_1
7:iload 4//将returnValue中的值放到栈顶,准备给ireturn返回
9:ireturn
10:astore_2//给catch中定义的Exception e赋值,存储在Slot 2中
11:iconst_2//catch块中的x=2
12:istore_1
13:iload_1//保存x到returnValue中,此时x=2
14:istore 4
16:iconst_3//finaly块中的x=3
17:istore_1
18:iload 4//将returnValue中的值放到栈顶,准备给ireturn返回
20:ireturn
21:astore_3//如果出现了不属于java.lang.Exception及其子类的异常才会走到这里
22:iconst_3//finaly块中的x=3
23:istore_1
24:aload_3//将异常放置到栈顶,并抛出
25:athrow
Exception table:
from to target type
0 5 10 Class java/lang/Exception
0 5 21 any
10 16 21 any
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题目3中涉及到异常,但是对题目3的分析能够让我们更加理解jvm的运行机制。这段代码的返回值应该是多少?


对Java语言熟悉的读者应该很容易说出答案:如果没有出现异常,返回值是1;如果出现了Exception异常,返回值是2;如果出现了Exception以外的异常,方法非正常退出,没有返回值。


分析一下题目3字节码的执行过程,从字节码的层面上看看为何会有这样的返回结果。


字节码中第0~4行所做的操作就是将整数1赋值给变量x,并且将此时x的值复制一份副本到最后一个本地变量表的returnValue中如果这时没有出现异常,则会继续走到第5~9行,将变量x赋值为3,然后将之前保存在returnValue中的整数1读入到操作栈顶,最后ireturn指令会以int形式返回操作栈顶中的值,方法结束。


如果出现了异常,PC寄存器指针转到第10行,第10~20行所做的事情是将2赋值给变量x,然后将变量x此时的值赋给returnValue,最后再将变量x的值改为3。


方法返回前同样将returnValue中保留的整数2读到了操作栈顶。


从第21行开始的代码,作用是变量x的值赋为3,并将栈顶的异常抛出,方法结束。


注意:理解整个过程需要注意的一点是return x不是直接返回x的值返回的是x的一个副本,遇到return x时就local variable中保存一个x的副本,然后再返回 x的副本。


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后端
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