Long類型數值比較及反彙編分析源碼

時間 2020-02-01

標籤 long 類型數值比較彙編分析源碼简体版

原文原文鏈接

1、問題描述

開發過程當中遇到以下問題java

Long a = 100L;
Long b = 100L;
System.out.println(a == b);
System.out.println(a.equals(b));
System.out.println(a == 100);
System.out.println(a.equals(100));

輸出結果：緩存

true
true
true
false

可是當Long類型大於127時：函數

Long a = 128L;
Long b = 128L;
System.out.println(a == b);
System.out.println(a.equals(b));
System.out.println(a == 128);
System.out.println(a.equals(128));

輸出結果：源碼分析

false
true
true
false

2、問題分析

查看源碼：java.lang.Long.java性能

LongCache會預先緩存-128–127範圍內的數，經過緩存頻繁請求的值代來更好的空間和時間性能，code

當數據超出此範圍，則new一個Long對象；對象

「==」是比較的地址，超出此範圍的數據地址不一致，因此範圍內的比較是true，範圍外的數據是false；ip

而a==100則實現了類型的自動向上轉換，將int類型轉換成Long進行對比，因此輸出true；ci

在Long.java裏重寫了equals()方法，先進行類型對比，在進行值的對比，因此a.equals(100)輸出false；開發

# 3、源碼分析(反彙編法)
咱們先看下面的示例代碼，並思考該段代碼的輸出結果：

public class IntTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 100, b = 100, c = 150, d = 150;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(c == d);
    }
}

經過運行代碼能夠獲得答案，程序輸出的結果分別爲： true , false。

首先編譯源代碼：javac IntTest.java

而後須要對代碼進行反彙編，執行：javap -c IntTest

反編譯後，咱們獲得如下代碼：

Compiled from "IntTest.java"
public class com.chujianyun.common.int_test.IntTest {
  public com.chujianyun.common.int_test.IntTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: bipush        100
       2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       5: astore_1
       6: bipush        100
       8: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      11: astore_2
      12: sipush        150
      15: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      18: astore_3
      19: sipush        150
      22: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      25: astore        4
      27: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      30: aload_1
      31: aload_2
      32: if_acmpne     39
      35: iconst_1
      36: goto          40
      39: iconst_0
      40: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      43: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      46: aload_3
      47: aload         4
      49: if_acmpne     56
      52: iconst_1
      53: goto          57
      56: iconst_0
      57: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      60: return
}

能夠明確得 "看到" 這四個 `Integer var = ? 形式聲明的變量的確是經過 java.lang.Integer#valueOf(int) 來構造 Integer 對象的。

接下來對彙編後的代碼進行詳細分析，若是看不懂可略過：
根據《Java Virtual Machine Specification : Java SE 8 Edition》3，後縮寫爲 JVMS , 第 6 章虛擬機指令集的相關描述以及《深刻理解 Java 虛擬機》4 414-149 頁的附錄 B 「虛擬機字節碼指令表」。咱們對上述指令進行解讀：

偏移爲 0 的指令爲：bipush 100 ，其含義是將單字節整型常量 100 推入操做數棧的棧頂；
偏移爲 2 的指令爲：invokestatic #2 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 表示調用一個 static 函數，即 java.lang.Integer#valueOf(int)；
偏移爲 5 的指令爲：astore_1 ，其含義是從操做數棧中彈出對象引用，而後將其存到第 1 個局部變量 Slot 中；
偏移 6 到 25 的指令和上面相似；
偏移爲 30 的指令爲 aload_1 ，其含義是從第 1 個局部變量 Slot 取出對象引用（即 a），並將其壓入棧；
偏移爲 31 的指令爲 aload_2 ，其含義是從第 2 個局部變量 Slot 取出對象引用（即 b），並將其壓入棧；
偏移爲 32 的指令爲 if_acmpn，該指令爲條件跳轉指令，if_ 後以 a 開頭表示對象的引用比較。

因爲該指令有如下特性：
if_acmpeq 比較棧兩個引用類型數值，相等則跳轉
if_acmpne 比較棧兩個引用類型數值，不相等則跳轉

因爲 Integer 的緩存問題，因此 a 和 b 引用指向同一個地址，所以此條件不成立（成立則跳轉到偏移爲 39 的指令處），執行偏移爲 35 的指令。
偏移爲 35 的指令: iconst_1，其含義爲將常量 1 壓棧（ Java 虛擬機中 boolean 類型的運算類型爲 int ，其中 true 用 1 表示，詳見 2.11.1 數據類型和 Java 虛擬機。
而後執行偏移爲 36 的 goto 指令，跳轉到偏移爲 40 的指令。
偏移爲 40 的指令：invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V。

可知參數描述符爲 Z ，返回值描述符爲 V。

根據 4.3.2 字段描述符，可知 FieldType 的字符爲 Z 表示 boolean 類型，值爲 true 或 false。
根據 4.3.3 字段描述符，可知返回值爲 void。

所以能夠知，最終調用了 java.io.PrintStream#println(boolean) 函數打印棧頂常量即 true。

而後比較執行偏移 43 到 57 之間的指令，比較 c 和 d，打印 false 。
執行偏移爲 60 的指令，即 retrun ，程序結束。

一樣地咱們也編寫一個Long類型的示例片斷：

public class LongTest {

    public static void main(String[] args) {
        Long a = -128L, b = -128L, c = 150L, d = 150L;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(c == d);
    }
}

獲得下面反編譯的代碼：

public class com.imooc.basic.learn_int.LongTest {
  public com.imooc.basic.learn_int.LongTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc2_w        #2                  // long -128l
       3: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
       6: astore_1
       7: ldc2_w        #2                  // long -128l
      10: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
      13: astore_2
      14: ldc2_w        #5                  // long 150l
      17: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
      20: astore_3
      21: ldc2_w        #5                  // long 150l
      24: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
      27: astore        4
      29: getstatic     #7                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      32: aload_1
      33: aload_2
      34: if_acmpne     41
      37: iconst_1
      38: goto          42
      41: iconst_0
      42: invokevirtual #8                  // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      45: getstatic     #7                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      48: aload_3
      49: aload         4
      51: if_acmpne     58
      54: iconst_1
      55: goto          59
      58: iconst_0
      59: invokevirtual #8                  // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      62: return
}

咱們從上述代碼中發現 Long var = ? 的確是經過 java.lang.Long#valueOf(long) 來構造對象的。