在JVM中，能够存储操作数的空间主要包括局部变量和操作数栈，此外，还有一些常量数据允许是立即数，或者位于运行时常量池中。

局部变量、常量池和操作数栈之间的数据传送

  • Load类指令（数据方向：局部变量 –> 操作数栈）

    包括iload、iload_<n>、lload、lload_<n>、fload、fload_<n>、dload、dload_<n>、aload、aload_<n>等

  • Store类指令（数据方向：操作数栈 –> 局部变量）

    包括istore、istore_<n>、lstore、lstore_<n>、fstore、fstore_<n>、dstore、dstore_<n>、astore、astore_<n>等

  • 此外，还有一些指令能够将来自立即数或常量池的数据传送至操作数栈，这类指令包括bipush、sipush、ldc、ldc_w、ldc2_w、aconst_null、iconst_ml、iconst_<i>、lconst_<l>、fconst_<f>、dconst_<d>

数据传送指令

iload_<n>指令分析

iload_<n>指令的实现如下：

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void TemplateTable::iload(int n)
{
  transition(vtos, itos);
  __ ldr(r0, iaddress(n));
}
static inline Address iaddress(int n) {
  return Address(rlocals, Interpreter::local_offset_in_bytes(n));
}

上面的代码中，根据iaddress(n)取得第n个局部变量，iaddress函数封装了获取指定索引位置局部变量的功能：

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static int  local_offset_in_bytes(int n) {
    return ((frame::interpreter_frame_expression_stack_direction() * n) * stackElementSize);
}

我们知道，此时局部变量地址存放在rlocals寄存器中，在本例中，iload_<0>指令的作用是将第一个int类型局部变量推送到栈顶，在执行这段Codelet时，从rlocals寄存器中取得局部变量首地址，即第一个局部变量地址，局部变量地址取得后，访问改地址的内存，就得到了第1个局部变量值。最后读取该值到r0寄存器返回。

对于iload_<1>、iload_<2>、iload_<3>，InterpreterCodelet根据rlocals的基址加偏移量来寻址局部变量。单需要注意的是：在计算偏移量时需要考虑栈的增长方向：栈的运动是按照内存地址变大还是变小。这与处理器架构有关，在x86和sparc架构上，栈都是向地址减小方向进行增长的，所以在iload_<1>计算第二个局部变量位置时，时用rlocals减去4来计算（0xfffffffc(%edi)，即%edi + 0xfffffffc，其效果等同于%edi - 0x4）。

与iload_0指令操作相比，iload_<1>获取第2个局部变量的操作区别仅在于所取得的局部变量地址不同，具体实现为：

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mov 0xfffffffc(%edi), %eax

同理，iload_2获取第三个局部变量的操作实现为：

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mov 0xfffffff8(%edi), %eax

iload_3获取第三个局部变量的操作实现为：

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mov 0xfffffff4(%edi), %eax

另外，由于Hotspot使用了栈顶缓存技术，所以iload_<n>指令从局部变量取得数据后，该数据将被写入eax寄存器中。

iconst_<n>指令分析

常量-1、0、1、2、3、4、5的取值利用了处理器的立即数寻址模式，这样只需一条机器指令就可以实现取值：

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iconst_ml: mov $0xffffffff, %eax
iconst_0: xor %eax, %eax
iconst _1: mov $0x1, %eax
iconst _2: mov $0x2, %eax
iconst _3: mov $0x3, %eax
iconst _4: mov $0x4, %eax
iconst _5: mov $0x5, %eax

istore_<n>指令分析

istore_<n>指令的数据传送方向与iload_<n>正好相反，但局部变量地址仍然存放在rdi(或edi)寄存器中。以istore_0指令为例，它将栈顶int类型数据存入第一个局部变量中。在执行该指令时，JVM首先将int类型数据从栈顶弹出到rax(或eax)寄存器中，然后将该寄存器值执行内存写指令，写入地址由rdi(或edi)寄存器表示的内存中，即第一个局部变量：

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pop %eax
mov %eax, (%edi)

说明

本文摘录自《Hotspot实战》