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「JVM」原始类型 boolean 在 JVM 中的讨论

导言

在开始学习JVM字节码之后,遇到了一个有意思的问题,下面这段代码,会输出什么:

public class Foo {
    public static void main(String[] args) {
        boolean flag = true;
        if (flag) {
            System.out.print("A");
        }
        if (flag == true) {
            System.out.print("B");
        }
    }
}

这个问题的答案很显然——会输出AB

接下来重点来了,如果将 2 赋值给flag变量,会输出什么呢?如果将flag赋值为 3 呢?

要知道这两个问题的答案,我们得知道在JVMboolean类型的变量是如何表示的,以及在这两个if语句中到底进行了怎样的判断。

boolean 类型在 JVM 中是如何表示的

在命令行中输入javap -c Foo,得到反编译的字节码如下:

Compiled from "Foo.java"
public class geektime.part1.Foo {
  public geektime.part1.Foo();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: iconst_1
       1: istore_1
       2: iload_1
       3: ifeq          14
       6: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       9: ldc           #3                  // String Hello, Java!
      11: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      14: iload_1
      15: iconst_1
      16: if_icmpne     27
      19: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      22: ldc           #5                  // String Hello, JVM!
      24: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      27: return
}

在字节码文件的main方法中,第0~2行完成了将一个int类型的常量赋值给了第一个变量flag的操作。于是我们得到了结论:

  • JVMboolean类型的变量是用数字 0 和 1 来表示的。false用 0 表示,true用 1 表示

if (flag) 分析

然后继续看字节码文件,接下来的字节码就是代表第一个判断语句if (flag) 语句,从3~11行都属于第一个if代码块,首先是ifeq

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ifeq助记符的作用是:当栈顶 int 型数值等于0时跳转。这里跳转的意思就是不执行语句块中的代码。

此时的栈顶 int 型数值就是刚刚被赋值给 flag 的1,所以在这里ifeq 14的意思就是当 flag 等于 0 的时候跳转到14行,由于第14已经不属于 if 语句的范围了,所以这里的跳转是不执行 if 语句的意思。也就是说,if(flag)中是判断 flag 的值,当 flag 值不等于0的时候才执行 if 中的语句

if (flag == true) 分析

接下来继续看第二个判断语句if (flag == true)语句,是在字节码的14~24行。前面两行是将一个int类型的数值1和flag变量推送到栈顶,可以理解为把接下来将要进行比较的true放入将要进行比较的一个“容器”,然后是if_icmpne助记符。

7A29389B-DD73-4675-9DF2-B36FB06BD56E.png

if_icmpne助记符的作用是:比较栈顶两int型数值大小,当结果不相等时跳转。

现在栈顶两int型的数值是刚刚推送的true也就是1,以及flag变量,所以if_icmpne助记符是比较这两个数值,如果他们相等,执行if语句的内容。也就是说,if(flag == true)中是进行flagtrue的判断,当它们相等时执行if中的语句

为什么编译器提示可以简化

关于上述的示例代码,编译器或许会在第二个if语句提醒你可以Simplify,当你执行简化以后你会发现它将if (flag == true)变成了if (flag),如下图所示。

559A0D7D-7954-4A7E-8D64-EC6A352F7AD1.png

在没有Simplify之前,这两个 if 语句如果要执行,第一个的条件是 flag 不等0,第二个的条件是 flag 等于1。这是两个完全不同的比较嘛!但是为什么在编译器中可以画上等号呢?

timg.jpeg

当我们已经了解过boolean类型的变量在虚拟机中的表现形式之后,答案显而易见。首先这里的flag是一个boolean类型的变量,它只有truefalse两种值,即在虚拟机中只有0和1两种值。所以对于一个boolean类型的变量,不等0就代表了它一定等1,所以编译器才会发出可以简化的提示。

如果将 flag 的值赋为其他整数型值

我们知道在正常情况下编译器不会接受将2这一个数字赋值给boolean类型变量的这么一个操作,但是我们可以通过一些其他的工具(如asmtools)来实现这个操作。

  1. flag的值赋为2。在字节码中就是将iconst_2赋值给flag时,输出为空。
  2. flag的值赋为3。在字节码中就是将iconst_3赋值给flag时,输出为AB
  3. 如果再多做几个实验,将flag的值赋为4,输出为空;将flag的值赋为5,输出为AB……

如果我们将这些整数都转化为二进制,即2=0010,3=0011,4=0100,5=0101。
当二进制末尾为0时,无输出,当二进制末尾为1时,输出AB

由此我们可以得出结论:如果将其他整数类型的值赋值给一个boolean类型的变量,虚拟机会取此整数值二进制的最后一位。

总结

  1. boolean类型的变量在虚拟机中有两种表现形式:true用1表示,false用0表示。
  2. 当虚拟机执行if(boolean)的条件判断时,实际进行的判断是该布尔值是否不等于0,当该布尔值不等于0时执行if语句中的内容。
  3. 当虚拟机执行if(boolean==true)的条件判断时,实际进行的判断时该布尔值是否等于1,当该布尔值等于1时执行if语句中的内容。
  4. 编译器提示if(boolean==true)可以简化为if(boolean)的原因是在虚拟机中布尔值只有两种值,执行不等于0的判断与执行等于1的判断是等价的。
  5. 若在虚拟机中将其他int值赋值给一个布尔类型的变量,虚拟机会取此整数值二进制的最后一位。

https://segmentfault.com/a/1190000022716118

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