Java中i++的一些问题总结

时间:2020-12-06 小小小小小乐人气:0

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。

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