字节码层面分析 try-catch-finally 中的 return 问题

结论

1. finally 中的代码总会被执行（Java语言规范规定的）。
2. 如果 try、catch 中有 return，那么：
   • finally 中无 return，当返回值的类型是引用类型（可变类）时，返回值会受到 finally 中代码的影响。
   • finally 中有 return，会直接在 finally 中退出，导致 try、catch 中的 return 失效。

测试代码

public class TestReturn {
    public static void main(String[] args) {

    }

    private static int testReturn1() {
        int i = 0;
        try {
            i++;
            return i; // 1
        } catch (Exception e) {
            i++;
        } finally {
            i++;
        }
        return i;
    }

    private Integer testReturn2() {
        Integer i = 0;
        try {
            i++;
            return i; // 2
        } catch (Exception e) {
            i++;
        } finally {
            i++;
        }
        return i;
    }

    private int testReturn3() {
        int i = 0;
        try {
            i++;
            int x = i / 0 ;
        } catch (Exception e) {
            i++;
            return i; // 2
        } finally {
            i++;
        }
        return i;
    }

    private int testReturn4() {
        int i = 0;
        try {
            i++;
            return i;
        } catch (Exception e) {
            i++;
            return i;
        } finally {
            i++;
            return i; // 2
        }
    }
}

执行一下代码以便生成 TestReturn.class。

反编译

方法一：打开 cmd，并将窗口最大化（避免打印的反编译信息换行），进入 TestReturn.class 所在目录，执行命令 javap -v -p TestReturn 将字节码反编译成助记符。

方法二：借助于 IDEA 插件 jclasslib 查看字节码。

基本类型

以 testReturn1() 方法为例来分析字节码，这里使用 jclasslib 查看字节码。

字节码

Code 中的字节码页签就是字节码反编译后的字节码行号和助记符。

异常表

如果2~7 行出现 Exception 则跳转到 12 行进行处理，否则跳转到 22 行进行处理。

行号表

Code 中的 LineNumberTable 记录的是 PC（程序计数器，也就是字节码行号指示器）对应的 Java 代码行号。

根据这个映射表，我们可以把字节码跟 Java 代码联系起来。

由上图可知，finally 一定会执行的语义是通过在 try 和 catch 后面添加 finally 的字节码实现的。

逐行分析

0 iconst_0

当 int 取值 -1~5 时，JVM 采用 iconst 指令将常量压入栈中。

1 istore_0

弹出栈顶元素，并保存到局部变量表的 0 号槽。

2 iinc 0 by 1

0 号槽的变量加 1。

5 iload_0

将局部变量表 0 号槽的变量入栈，作为暂定的返回值。

6 istore_1

弹出栈顶元素，并保存到局部变量表的 1 号槽，即保存暂定的返回值。

7 iinc 0 by 1

0 号槽的变量加 1。

10 iload_1

将局部变量表 1 号槽的变量入栈。

11 ireturn

返回栈顶的值。
对于本代码，执行到这里就结束了，总体流程为：
try → finally → try 中的 retrun。

12 astore_1

将异常对象 e 保存到局部变量表的 1 号槽（覆盖掉暂定的返回值）。
由于2~7 行出现 Exception 都会跳转到 12 行进行处理，所以此时的状态不好确定，后面的就不分析了。

引用类型

这里直接贴出 testReturn2() 跟字节码关联后的图。

逐行分析

0 iconst_0

当 int 取值 -1~5 时，JVM 采用 iconst 指令将常量压入栈中。

1 invokestatic #3 <java/lang/Integer.valueOf>

调用编号为 3 的类方法，也就是 Integer.valueOf，将栈顶的基本类型转换为引用类型（以后缀 I 标识）。

4 astore_1

将栈顶的引用类型保存到局部变量表的 1 号槽。

5 aload_1

将局部变量表 1 号槽的引用类型压入栈中。

6 astore_2

将栈顶的引用类型保存到局部变量表的 2 号槽。
注意：此时的两个引用指向同一个对象。

7 aload_1

将局部变量表 1 号槽的引用类型压入栈中。

8 invokevirtual #4 <java/lang/Integer.intValue>

调用编号为 4 的实例方法，也就是 Integer.intValue， 将栈顶的引用类型转换为基本类型。

11 iconst_1

将常量 1 压入栈中。

12 iadd

弹出栈顶两 int 类型数，相加后结果入栈。

13 invokestatic #3 <java/lang/Integer.valueOf>

将栈顶的基本类型转换为引用类型。

16 dup

复制栈顶元素，并再次入栈，即此时栈中有两个相同的引用。
这两个引用与变量槽中的不同，用浅蓝色区分。

17 astore_1

将栈顶的引用类型覆盖到局部变量表的 1 号槽。

18 astore_3

将栈顶的引用类型保存到局部变量表的 3 号槽。

19 aload_2

将局部变量表 2 号槽的引用类型压入栈中。

20 pop

从栈顶弹出一个字长的元素，即弹出栈顶。

21 aload_1

将局部变量表 1 号槽的引用类型压入栈中。

22 astore_2

将栈顶的引用类型覆盖到局部变量表的 2 号槽。

23 aload_1

将局部变量表 1 号槽的引用类型压入栈中，作为暂定的返回值。

24 astore_3

将栈顶的引用类型覆盖到局部变量表的 3 号槽。

25 aload_1

将局部变量表 1 号槽的引用类型压入栈中。

26 invokevirtual #4 <java/lang/Integer.intValue>

调用编号为 4 的实例方法，也就是 Integer.intValue， 将栈顶的引用类型转换为基本类型。

29 iconst_1

将常量 1 压入栈中。

30 iadd

弹出栈顶两 int 类型数，相加后结果入栈。

31 invokestatic #3 <java/lang/Integer.valueOf>

将栈顶的基本类型转换为引用类型（以绿色标识）。

34 dup

复制栈顶元素，并再次入栈，即此时栈中有两个相同的引用。

35 astore_1

将栈顶的引用类型覆盖到局部变量表的 1 号槽。

36 astore 4

将栈顶的引用类型保存到局部变量表的 4 号槽。

38 aload_3

将局部变量表 3 号槽的引用类型压入栈中。

39 pop

从栈顶弹出一个字长的元素，即弹出栈顶。

40 aload_2

将局部变量表 2 号槽的引用类型压入栈中。

41 areturn

返回栈顶引用，这样返回的就是 1。