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來(lái)源：r6d.cn/ZxLw

這是Java字節(jié)碼上針對(duì)字節(jié)碼大小的一個(gè)早期優(yōu)化。從現(xiàn)在的角度看它可能算是一種過(guò)早優(yōu)化（premature optimization）了。

Java字節(jié)碼指令集里，大部分跟局部變量打交道的指令（例如<type>load、<type>store）都有完整版：

<type>load?n

例如iload 5，以及針對(duì)頭4個(gè)局部變量/參數(shù)的縮寫(xiě)版：

<type>load_<n>

例如iload_0，這樣兩個(gè)版本。其中，縮寫(xiě)版，正如標(biāo)題所說(shuō)，只有0~3的范圍。

它們的區(qū)別是，前者有顯式的“操作數(shù)”（operand），而后者是把操作數(shù)融合到了操作碼（opcode）里面?？磇load與iload_<n>的例子就很清楚：

iload的指令格式是：Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set^[1]

iload?index

其中"iload"是opcode，其值為21（0x15），而后面跟著一個(gè)unsigned byte作為index來(lái)指定局部變量的下標(biāo)。另外還有wide版，如果在iload前面帶有wide前綴的話，則格式為：

wide?iload?index1?index2

其中wide、iload、index1、index2各自為一個(gè)字節(jié)，而 (index1 << 8) | index2 構(gòu)成指令局部變量下標(biāo)的操作數(shù)。

iload_的指令格式則是：Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set^[2]

iload_<n>

其中iload_<n>自身就是opcode，它可能的取值為：iload_0 = 26 (0x1a)iload_1 = 27 (0x1b)iload_2 = 28 (0x1c)iload_3 = 29 (0x1d)這樣的話，針對(duì)頭4個(gè)局部變量，iload_<n>就可以只用一個(gè)字節(jié)的opcode來(lái)表達(dá)整條指令，比使用完整版的iload要少一個(gè)字節(jié)。使用縮寫(xiě)版指令不但可以讓字節(jié)碼的大小減少，還可以讓解釋器（注意！只是解釋器）的性能提升。因?yàn)榻忉屍魍ǔ６紩?huì)有這樣的結(jié)構(gòu)：

while?(true)?{opcode?=?*program_counter++;????//?fetch?opcode://???1?memory?read,?1?memory?writeswitch?(opcode)?{???????????????//?dispatch?opcodecase?some_instruction:operands?=?decode_operands();?//?decode?operands://???1~n?memory?readsperform_operation(operands);??//?actual?operationprogram_counter?+=?size_of_some_instruction;?//?1?memory?read,?1?memory?writebreak;} }

（解釋器有各種優(yōu)化方式，上面的形式是最簡(jiǎn)單的switch-threading，但 fetch-dispatch/decode-execute 的組成部分總是存在的）當(dāng)使用縮寫(xiě)版指令時(shí)，decode_operands()就不需要做任何額外的內(nèi)存讀，因?yàn)閛perand已經(jīng)隱藏在opcode里了，于是就會(huì)比完整版指令要快一些。

至于為啥選擇0~3的范圍來(lái)做縮短版，我不知道當(dāng)初JVM原始設(shè)計(jì)的過(guò)程中具體發(fā)生了怎樣的討論和設(shè)計(jì)取舍，但一種可以想像的可能性是：最初的JVM的解釋器已經(jīng)寫(xiě)好了，看看1個(gè)字節(jié)的opcode能表達(dá)的256個(gè)opcode中已經(jīng)用了多少個(gè)，然后再想想剩下的空余的那些可以用來(lái)做怎樣的局部?jī)?yōu)化。

大概是正好發(fā)現(xiàn)，如果用0~3的話可以基本上把opcode范圍用滿（JVM規(guī)范里使用了的opcode范圍比Sun最初的JVM內(nèi)部所使用的opcode范圍要小一些，因?yàn)镾un JVM使用了一些quick_系字節(jié)碼并沒(méi)有作為規(guī)范的一部分，而是在第一版JVM規(guī)范里作為額外的講解說(shuō)剩余的編碼空間可以用來(lái)做quick_系指令的優(yōu)化），如果用例如說(shuō)0~4的話就把1字節(jié)opcode編碼空間用超了，而0~2的話則用不滿。

就這樣而已。

于是早期的坊間傳說(shuō)的Java程序性能優(yōu)化指引中，有一條是說(shuō)：Java方法應(yīng)該盡量只使用不超過(guò)4個(gè)參數(shù)+局部變量，最頻繁使用的局部變量應(yīng)該放在前面，來(lái)想辦法使用上Java字節(jié)碼的這個(gè)縮寫(xiě)版指令優(yōu)化。

然而后來(lái)JIT編譯器成為主流后，這種優(yōu)化指引就完全沒(méi)有用了。JIT編譯器根本不在乎輸入的字節(jié)碼是完整版還是縮寫(xiě)版，都一樣對(duì)待。

參考資料

[1]

Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html#jvms-6.5.iload

[2]

Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html#jvms-6.5.iload_n

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JAVA字节码指令iload_n为什么只有0到3？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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