Байт-код Java

Байт-код Java — набор инструкций, исполняемых виртуальной машиной Java. Каждый код операции байт-кода — один байт; используются не все 256 возможных значений кодов операций, 51 из них зарезервирован для использования в будущем.

Для программирования на языке Java или других JVM-совместимых языках знание особенностей байт-кода не обязательно, тем не менее, «понимание байт-кода и понимание механизмов его генерации компилятором Java помогает Java-программисту так же, как и знание языка ассемблера помогает программисту, пишущему на Си или C++»^[1]^[2].

Инструкции[править | править код]

Код CA₁₆ зарезервирован для использования отладчиком и не используется языком, как и коды FE₁₆ и FF₁₆, которые зарезервированы для использования виртуальной машиной и отладчиками. Коды в диапазоне CB₁₆—FD₁₆ в текущей версии JVM не используются и зарезервированы для будущих дополнений.

Инструкции можно разделить на несколько групп:

загрузка и сохранение (например, ALOAD_0, ISTORE),
арифметические и логические операции (например, IADD, FCMPL),
преобразование типов (например, I2B, D2I),
создание и преобразование объекта (например, NEW, PUTFIELD),
управление стеком (например, DUP, POP),
операторы перехода (например, GOTO, IFEQ),
вызовы методов и возврат (например, INVOKESTATIC, IRETURN).

Также есть несколько инструкций, выполняющих специфические задачи, такие как выбрасывание исключений, синхронизация и так далее.

Многие инструкции имеют префиксы или суффиксы, соответствующие их операндам:

Префикс или суффикс	Тип операнда
`I`	integer
`L`	long
`S`	short
`B`	byte
`C`	character
`F`	float
`D`	double
`A`	reference

Например, операция IADD — сложение двух целых чисел, в то время как FADD — сложение чисел с плавающей точкой.

Пример[править | править код]

Код на языке Java:

  outer:   for (int i = 2; i < 1000; i++) {       for (int j = 2; j < i; j++) {           if (i % j == 0)               continue outer;       }       System.out.println (i);   }

компилятор может транслировать в следующий байт-код:

   0:   iconst_2    1:   istore_1    2:   iload_1    3:   sipush  1000    6:   if_icmpge       44    9:   iconst_2    10:  istore_2    11:  iload_2    12:  iload_1    13:  if_icmpge       31    16:  iload_1    17:  iload_2    18:  irem    19:  ifne    25    22:  goto    38    25:  iinc    2, 1    28:  goto    11    31:  getstatic       #84; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;    34:  iload_1    35:  invokevirtual   #85; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V    38:  iinc    1, 1    41:  goto    2    44:  return

Генерация[править | править код]

В большинстве случаев байт-код Java генерируется для исполнения на виртуальной машине Java из исходного кода на языке Java. Единственный оригинальный компилятор, преобразующий код на языке Java в байт-код Java — это Javac, созданный компанией Sun Microsystems. Но поскольку все спецификации байт-кода Java доступны, существуют и сторонние компиляторы, генерирующие этот байт-код. Примеры таких компиляторов:

Jikes^[en] — компилирует код на Java в Java-байт-код (разработан IBM, написан на C++),
Espresso — компилирует код на Java в Java-байт-код (для версии Java 1.0),
GCJ (GNU Compiler for Java) — компилирует код на Java в Java-байт-код, также способен компилировать в нативный машинный код, является частью GNU Compiler Collection.

Для некоторых проектов существуют компиляторы, позволяющие генерировать байт-код для JVM из исходного кода на другом языке программирования, среди таких проектов:

ColdFusion,
JRuby и Jython (для Ruby и Python соответственно),
Groovy (скриптовый язык, основанный на Java),
Scala,
Kotlin,
JGNAT и AppletMagic,
компиляторы с языка Си в Java-байт-код,
Clojure,
MIDletPascal,
JavaFX Script.

Большинство существующих инструкций JVM имеет статическую типизацию: сигнатуры методов в местах их вызова проверяются во время компиляции, но механизм переноса этой проверки на время выполнения отсутствует^[3]. Тем не менее, для JVM реализованы ряд языков с динамической типизацией.