Java中i++的一些问题总结

参考内容：

  • 深入理解Java虚拟机(JVM高级特性与最佳实践) ——周志明老师
  • 尚硅谷深入理解JVM教学视频——宋红康老师

在本文展开前，读者需要了解一些字节码有关的知识，以及JVM虚拟机栈中栈帧的局部变量表和操作数栈等知识，笔者在这里只给出一些大概的简述。

字节码

  • Java字节码对于虚拟机，就好像汇编语言对于计算机，属于基本执行指令。
  • 虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码，Opcode）以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数（称为操作数，Operands）而构成。由于Java虚拟机采用面向操作数栈而不是寄存器的结构，所以大多数的指令都不包含操作数，只有一个操作码。

局部变量表

局部变量表：Local Variables，被称之为局部变量数组或本地变量表

定义为一个数字数组，主要用于存储方法参数和定义在方法体内的局部变量，这些数据类型包括各类基本数据类型、对象引用（reference），以及returnAddress类型。

由于局部变量表是建立在线程的栈上，是线程的私有数据，因此不存在数据安全问题。

局部变量表所需的容量大小是在编译期确定下来的，并保存在方法的Code属性的maximum local variables数据项中。在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的。

操作数栈

操作数栈：Operand Stack ，使用数组实现的。

每一个独立的栈帧除了包含局部变量表以外，还包含一个后进先出（Last - In - First -Out）的 操作数栈，也可以称之为 表达式栈（Expression Stack）

操作数栈，在方法执行过程中，根据字节码指令，往栈中写入数据或提取数据，即入栈（push）和 出栈（pop）

  • 某些字节码指令将值压入操作数栈，其余的字节码指令将操作数取出栈。使用它们后再把结果压入栈
  • 比如：执行复制、交换、求和等操作
  • 操作数栈，主要用于保存计算过程的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间。

接下来就是本文的正式内容，首先，我们先给出两个结论：

  • i++与++i在不同情况下可能会有不同的结论；
  • 实例变量/类变量的i++并不是一个原子性的操作。

首先我们看一下i++与++i的解析：

当i++或者++i没有涉及到其他操作时，两者是没有区别的。

// i++
public void method1(){
 int i = 10;
 i++;
}
// ++i
public void method2(){
 int i = 10;
 ++i;
}

对应的字节码指令操作为：

// method1
0 bipush 10 // 将10这个整数压入操作数栈
2 istore_1	// 将操作数栈栈顶元素保存到局部变量表中索引为1处
3 iinc 1 by 1 // 局部变量表中索引为1处的元素，也就是i进行自增(这一步是在局部变量表上直接进行的，与操作数栈无关)
6 return // 方法返回

// method2
0 bipush 10
2 istore_1
3 iinc 1 by 1 // ++i
6 return

其中关于给出的具体字节码细节以及栈帧中操作数栈、局部变量表在本文开头给出了一些简介，具体内容不展开描述，读者可翻阅与之有关的资料。

通过反编译可以看出，i++与++i的字节码在没有和其他操作组合时，字节码是完全相同的。

当i++或者++i涉及到其他操作时，两者的字节码会有一些改变。

public void method7(){
  int i = 10;
  int a = i++;

  int j = 20;
  int b = ++j;
 }

对应的的字节码指令：

 0 bipush 10
 2 istore_1
 3 iload_1		// i++先从局部变量表中读取i到操作数栈
 4 iinc 1 by 1	// i直接在局部变量表上进行自增
 7 istore_2		// 将操作数栈上读取到的i的值赋值给a，也就是10
 8 bipush 20
10 istore_3
11 iinc 3 by 1	// ++j则先在局部变量表上进行自增
14 iload_3		// 再从局部变量表中读取j到操作数栈
15 istore 4		// 将操作数栈上读取到的j的值赋值给b，也就是21
17 returns

通过反编译可以看出，i++与++i的字节码在没有和其他操作组合时，i++是先取值再自增，而++i是先自增再取值。

还有一个关于i=i++的解析：

public void method8(){
  int i = 10;
  i = i++;
  System.out.println(i);//10
 }

对应的字节码指令：

 0 bipush 10
 2 istore_1
 3 iload_1		// 从局部变量表中读取i到操作数栈
 4 iinc 1 by 1	// i直接在局部变量表上进行自增，此时i = 11
 7 istore_1		// 将之前操作数栈上读取到的i的值赋值给i，之前自增的值被覆盖了，i = 10
 8 getstatic #2 <java/lang/System.out>
11 iload_1
12 invokevirtual #5 <java/io/PrintStream.println>
15 return

然后看一下实例变量i++这行代码的对应的字节码

首先我们定义一个类

/**
 * @author XiaoLe
 * @create 2020-12-04 21:15
 * @description
 */
public class Test {
 private int i = 0;
 public void test(){
  i++；
 }
}

通过反编译查看test方法中的字节码：

 0 aload_0
 1 dup
 2 getfield #2 <day001/Test.i> // 获取到Test的i变量的值
 5 iconst_1	// 将int类型常量1压入栈
 6 iadd	// 栈顶两个元素相加后返回值入栈
 7 putfield #2 <day001/Test.i>
10 return

可以看到，i++这行代码被拆分为三个字节码，所以在一些并发情况下，i++如果不做同步处理，就可能会出现数据非一致性。

到此这篇关于Java中i++的一些问题总结的文章就介绍到这了,更多相关Java中i++问题内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

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