通过Java反编译揭开一些问题的真相

相信很多朋友刚开始见到反编译后的内容的时候，肯定会吐槽：WTF!其实只要静下心来认真了解下，反编译也不过如此，Java字节码的长度为一个字节，顶多256条指令，目前，Java虚拟机规范已经定义了其中约200条编码值对应的指令含义。这里先用一个小例子来开始我们的征程（这里只是举例，要是在真实生活中看到这种代码，估计要骂娘了）：

问题来了：最后y和z分别是多少？

看到y估计还能看看，看到z就晕乎乎的了，大家都知道i++是先取i值运算后对i进行自加，++i是先对i进行自加再运算。那么在一串组合里（y和z）怎么运用这个规则呢。

心急的朋友估计已经打开了编译器，跑一跑答案不就出来了，看着结果再反推一下就知道这个“游戏规则”了。

在C/C++和Java语言中都有这个事实：i++是先取i值运算后对i进行自加，++i是先对i进行自加再运算。但是这两（三）种语言跑出来的结果是不一样的。

在c/c++中（vs6）：

运行结果：

在java中（eclipse),运行结果：2 19。

可以看到两（三）种语言虽然遵循了同样的自增规则但是输出的结果却不一样。这里不探讨c/c++的规则，有兴趣的同学可以追根溯源。

那么java中遵循什么样的规则呢？这里就要祭出我们的必杀器了——反编译。

为了防止看晕，先对这段代码进行反编译处理（先不看变量z）：

对其进行反编译，反编译的命令如下：

1. 首先切到当前文件目录下（cd命令，window和linux相同）
2. 在当前目录下输入： javac TestIpp.java (先编译)，之后会看到（window下输入dir命令，linux下输入ls命令）多出来一个TestIpp.class文件
3. 再输入命令：javap -verbose TestIpp(反编译，注意可以没有.class)，会看到反编译结果。

上面是输入命令行的形式进行的反编译，其实Eclipse自带了这个功能，将workspace中相应的class往eclipse的workbench上一扔即可，但是javac命令生成的class文件eclipse无法识别。

下面是反编译后的代码（篇幅限制，只显示出plus()方法的反编译内容）：

这里来解析一下这些是个啥玩意儿：

可以看到i++ + ++i的运行结果：遇到i++是先取i(初始i=0)的值（压入栈），然后进行自加（此时i=1），遇到+号标记继续（脑补一下逆波兰表达式，这里就不说明java的词法分析、语法分析、语义分析、代码生成的过程了），遇到++i,先进行自加(此时i=2)，然后取i的值（压入栈），然后将栈顶两元素相加即可结果。

假如有个变量m=i++ + i++ + ++i（i初始为0）那么结果等于多少呢，我们来分析一下。

初始i=0, 遇到i++，将i的值压入栈（栈内一个元素：0），自加，此时i=1,遇到+号标记继续，遇到i++,将i值压入栈内（栈内元素：1,0），算上之前标记的+号，栈内两元素相加之后压入栈（栈内元素：1），i值自加，此时i=2，遇到+号标记继续，遇到++i，将i值自加，此时i=3压入栈内（栈内元素3,1）,算上之前标记的+号，栈内两元素相加之后入栈（栈内元素为4），最后将栈顶元素存入本地变量m中，结束。整个相加过程m=0+1+3=4. 到这里，如果觉得有疑问可以打开编译器跑一下m=i++ + i++ + ++i（i初始为0）。

那么int z = i++ + ++i + ++i + ++i + i++ + ++i（初始i=0）;可以得到的结果为z=0+2+3+4+4+6=19.

这个例子的讲解就此结束。这里博主不是想要讲解一下i++ + ++i之类的问题，而是希望大家可以通过这个问题认识学习反编译的重要性，能够更深刻的认识问题。就比如上小学一年级时，考试全是个位数加减，但是基本没人得满分，因为那时候个位数加减也是很难滴；后来到了三四年级学到乘除法的时候，个位数加减基本不会算错了；当你学到高等数学的时候你还会为普通的加减乘除烦恼嚒？会当凌绝顶，一览众山小。

这里博主准备再将一个例子，加深一下印象，这是前几天遇到的一个问题，首先看代码举例：

这段代码就是定义一个静态类成员变量m，并附初始值。很多朋友应该不太习惯这种用法，一般的就是：

要赋值就会继续m.put(“key1”,”value1”);之类的。

那么这段代码的背后到底是什么呢？同样祭出我们的反编译。

发现生成了两个class文件，分别为JavapTest2.class和JavapTest2$1.class.

JavapTest2.class:

JavapTest2$1.class:

可以看到生成了两个class文件，很显然这里是内部类的实现，而且是匿名内部类，不然JavapTest2$1.class的1就是其它的类名了。

这里博主开始造“坑”了，稍微修改一下代码，如下（注意内部类中的m.put和put的区别）：

这样，发现编译器也没有报错，但是这样可不可以呢？在类中加入一个main方法：public static void main(String args[]){}运行一下，报如下错误（ExceptionInInitializerError）：

Why? 是不是一脸懵逼？反编译一下，你就知道。JavapTest2.class和之前的没有变化，有变化的是JavapTest2$1.class，贴出反编译结果：

上面的第4和11(不是行号，是pc号)与修改之前的第4和9一一对应。

这里详细解释一下这个运行流程：

首先JavapTest2的程序入口是main方法，这个方法什么事都没干，但是这里已经触发了对JavaTest2的类的实例化（就是上面异常中的<clinit>），那么运行的是这段：

这段指令是首先是new JavaTest2$1这个匿名内部类，然后dup(将当前栈顶元素复制一份，并压入栈中)，然后调用匿名内部类的构造函数，直到这里根本没有interview.JavapTest2.m的什么事，所以执行到这一步还没有m什么鸟事。

interview.JavapTest2.m此时为null. 因为m为static类型，在类加载之后的准备阶段会为类变量分配内存并设置类变量初始值，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。这时候进行内存分配的仅包括类变量（static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在java堆中。这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值，假设一个类变量的定义为：

public static int value = 123;

那变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是123，因为这时候尚未开始执行java方法，而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器()方法之中，所以把value赋值为123的动作将在初始化阶段才会执行。

这里的m是引用类型，引用类型的零值是null.

接下去执行匿名内部的实例化（就是上面异常的<init>），如下:

注意到第4条getstatic interview.JavapTest2.m : java.util.Map [10]这里的getstatic是指获取指定类的静态域，但是这个m此时还是null，所以是java.lang.NullPointerException，所以这段代码会报错。

附：ExceptionInInitializerError在JVM规范中这样定义：

1. 如果JVM试图创建类ExceptionInInitializerError的新实例，但是因为出现OOM而无法创建新实例，那么就抛出OOM作为代替；

2. 如果初始化器抛出一些Exception,而且Exception类不是Error或者它的某个子类，那么就会创建ExceptionInInitializerError类的一个新实例，并用Exception作为参数，用这个实例代替Exception.

附：javap（反汇编命令）详解

javap是JDK自带的反汇编器，可以查看java编译器为我们生成的字节码。通过它，我们可以对照源代码和字节码，从而了解很多编译器内部的工作。

语法：

javap [ 命令选项 ] class…

javap 命令用于解析类文件。其输出取决于所用的选项。若没有使用选项，javap 将输出传递给它的类的 public 域及方法。javap 将其输出到标准输出设备上。

命令选项

-help 输出 javap 的帮助信息。

-l 输出行及局部变量表。

-b 确保与 JDK 1.1 javap 的向后兼容性。

-public 只显示 public 类及成员。

-protected 只显示 protected 和 public 类及成员。

-package 只显示包、protected 和 public 类及成员。这是缺省设置。

-private 显示所有类和成员。

-J[flag] 直接将 flag 传给运行时系统。

-s 输出内部类型签名。

-c 输出类中各方法的未解析的代码，即构成 Java 字节码的指令。

-verbose 输出堆栈大小、各方法的 locals 及 args 数,以及class文件的编译版本

-classpath[路径] 指定 javap 用来查找类的路径。如果设置了该选项，则它将覆盖缺省值或 CLASSPATH 环境变量。目录用冒号分隔。

-bootclasspath[路径] 指定加载自举类所用的路径。缺省情况下，自举类是实现核心 Java 平台的类，位于 jrelibt.jar 和 jrelibi18n.jar 中。

-extdirs[dirs] 覆盖搜索安装方式扩展的位置。扩展的缺省位置是 jrelibext。