JVM实验一：Java基本类型

一.基本类型介绍

（1）Java中的基本类型

在Java堆中，各基本类型的空间占用为：

boolean(1B)、byte(1B)、char(2B)、short (2B)、int(4B)、float(4B)、double(8B)、long(8B)

在64位hotSpot的Java方法栈中，基本类型存储在局部变量表中，基本单位为slot，各基本类型的空间占用为：

boolean(1)、byte(1)、char(1)、short (1)、int(1)、float(1)、double(2)、long(2)

 

(2)boolean

boolean和boolean数组比较特殊，为了保证堆中boolean的合法性，会在存储时显示的进行掩码操作，只存储最后一位。例如boolean a = 3，存储到堆之前会对其进行掩码操作，a & 0x01 = 0x01。

当然在编译层面这样的复制就是不允许的。会进行掩码操作的基本类型包括boolean、byte、char 以及 short。

 

二.实验

（1）实验一：栈内赋值

public class Foo {
    public static void main(String[] args) {
        boolean boolValue = true;
        // 将这个true替换为2或者3，再看看打印结果
        if (boolValue) System.out.println("Hello, Java!");
        if (boolValue == true) System.out.println("Hello, JVM!");
    }
}

原Java代码中boolValue的赋值为true，现在修改它的字节码

# 编译Java文件，生成class文件
javac Foo.java

# 执行class文件
java Foo
# 输出：
# Hello, Java!
# Hello, JVM!

# 使用asmtool工具将class文件生成jasm文件
java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jdis.Main Foo.class > Foo.jasm.1

# 替换常量，将1(true)换为2
awk 'NR==1,/iconst_1/{sub(/iconst_1/, "iconst_2")} 1' Foo.jasm.1 > Foo.jasm

# 使用asmtool工具将jasm文件恢复成class文件
java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jasm.Main Foo.jasm

# 执行修改后的字节码文件
java Foo
# 输出：Hello Java!

上述的实验中，将boolValue修改为2后，执行了第一个判断，没有执行第二个判断（如果将booValue修改为3，结果相同）

先来看一下main方法的字节码：

iconst_1
istore_1
iload_1
ifeq 14 (+11)
getstatic #2 <java/lang/System.out>
ldc #3 <Hello, Java!>
invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
iload_1
iconst_1
if_icmpne 27 (+11)
getstatic #2 <java/lang/System.out>
ldc #5 <Hello, JVM!>
invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
return

首先，执行第一个判断的时候，调用的是ifeq（当栈顶元素是0的时候跳转）。此时栈内的boolean值为2，因此不跳转打印。

然后，执行第二个判断，调用语句为if_icmpne（比较栈顶两个元素，不相同则跳转）。此时栈内一个为2（修改的boolean值），一个为1（true），不相同因此不打印。

 

结论：栈内的boolean存储单元为1个slot，和byte、char、short 这些类型在栈上占用的空间是一样的。

 

（2）实验二：堆内赋值

public class Foo {
    static boolean boolValue;
    public static void main(String[] args) {
        boolValue = true;
        // 将这个true替换为2或者3，再看看打印结果
        if (boolValue) System.out.println("Hello, Java!");
        if (boolValue == true) System.out.println("Hello, JVM!");
    }
}

javac Foo.java

java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jdis.Main Foo.class > Foo.jasm.1

# 替换常量，将1(true)换为2
awk 'NR==1,/iconst_1/{sub(/iconst_1/, "iconst_2")} 1' Foo.jasm.1 > Foo.jasm

java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jasm.Main Foo.jasm

java Foo
# 输出：无

现在，将booleanValue定义为静态变量，静态变量存储在方法区中（在有的虚拟机中，方法区是堆的一部分，这里可以把方法去理解为堆）。在之前的讲述中，存储到堆中时，会将boolean值进行掩码操作。当给booleanValue赋值2时，进行掩码之后的实际值为0，因此两处判断都不会执行打印。

javac Foo.java

java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jdis.Main Foo.class > Foo.jasm.1

# 替换常量，将1(true)换为3
awk 'NR==1,/iconst_1/{sub(/iconst_1/, "iconst_3")} 1' Foo.jasm.1 > Foo.jasm

java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jasm.Main Foo.jasm

java Foo
# 输出：
# Hello, Java!
# Hello, JVM!

当给booleanValue赋值3时，进行掩码之后的实际值为1，因此两处判断都会执行打印。

 

结论：堆内的boolean存储单元为1个字节，但是会在存储时显式进行掩码操作，只保留最后一位。