前言:众所周知,
i++
和++i
的区别是:i++
先将i
的值赋值给变量,再将i
的值自增1;而++i
则是先将i
的值自增1,再将结果赋值给变量。因此,二者最终都给i
自增了1,只是方式不同而已。当然,如果在面试过程中面试官问你这个问题,只回答出上述内容,只能说明你对这方面的知识了解的还是太浅显。那么
i++
和++i
到底有什么不同之处呢?
一、局部变量表与操作数栈简介
《深入理解Java虚拟机》第八章对栈帧结构有如下描述Java虚拟机以方法作为最基本的执行单元,“栈帧”(Stack Frame)则是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行背后的数据结构,它也是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素。
在一个活动线程中,可能会执行多个方法,因此会存在多个栈帧,和“栈”(先进后出)一样,处于栈顶的栈帧才是真正运行的,处于栈顶的栈帧称作“当前栈帧”(Current Stack Frame),这个栈帧所属的方法称作“当前方法”(Current Method)。
在执行main
方法时,main
方法所属的线程主线程,假设在主线程中调用了一个method1()
方法,在method1()
内部调用了method2()
方法,在method2()
方法执行两个整数运算,示例如下:
/**
* 方法调用
*
* @author iCode504
* @date 2023-10-23 22:05
*/
public class StackFrameDemo1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main开始执行");
method1();
System.out.println("main执行完成");
}
private static void method1() {
System.out.println("method1开始执行");
int result = method2();
System.out.println("result = " + result);
System.out.println("method1执行结束");
}
private static int method2() {
int var1 = 10;
int var2 = 20;
return var1 + var2;
}
}
运行结果:
由代码我们可以看出,main
方法最服务器托管网先执行一个输出,然后进入method1
执行第一个输出,再完整执行method2
。method2
执行完成以后,再执行method1
,最后执行main
方法,由于这段代码中只涉及一个主线程,并且最先完整执行方法的是method2
,因此method2
对应的栈帧就是当前栈帧,main
方法最后执行完毕,因此main
方法对应的栈帧在method2
和m服务器托管网ethod1
之下。以下是这段代码对应的栈帧概念图:
在每一个栈帧中存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态链接和方法返回地址等信息
1.1 局部变量表
局部变量表(Local variable Table)是一组变量值的存储空间,用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。
局部变量表的容量是以变量槽(Variable Slot)为最小单位,每个变量槽能存储基本数据类型和引用数据类型的数据。为了尽可能节省栈帧消耗的内存空间,局部变量表中的变量槽是可以重用的。
JVM使用索引定位的方式使用索引变量表,索引值的范围是从0开始到局部变量表最大变量槽的数量(类似数组结构)。
当一个方法被调用的时候,JVM会使用局部变量表来完成参数值到参数变量列表的传递,即实参到形参的传递。
1.2 操作数栈
操作数栈(Operand Stack)也称作操作数栈,它是一个栈结构(后进先出,例如手枪的弹夹,先打出去的子弹是最顶上的子弹)。
在方法开始执行的时候,这个方法对应的操作数栈是空的,在方法执行过程中,会有各种字节码指令向操作数栈中写入或读取内容,即出栈和入栈操作,例如:两数相加运算时,就需要将两个数压入栈顶后调用运算指令。
操作数栈中的元素的数据类型必须和字节码指令序列严格匹配,在编译程序代码的时候编译器必须要严格保证这一点,在类的校验阶段的数据流分析时候还需要再次校验。例如:执行加法iadd
(i
是int
类型,add
是两个数相加)命令时,就需要保证两个操作数必须是int
类型,不能出现其他类型相加的情况。
二、字节码分析(图解)
我们可以从字节码的角度进一步对i++
和++i
的执行过程做进一步的分析。以下面代码为例:
/**
* i++和++i的深入分析
*
* @author iCode504
* @date 2023-10-17 5:58
*/
public class IncrementAndDecrementOperators2 {
public static void main(String[] args) {
int intValue1 = 2;
int intValue2 = 2;
int result1 = intValue1++;
int result2 = ++intValue2;
System.out.println("result1 = " + result1);
System.out.println("result2 = " + result2);
}
}
我们需要查看编译后的字节码文件,字节码文件不能直接使用记事本打开,但是我们可以使用javap -verbose 文件名.class
命令,以IncrementAndDecrementOperators2.class
为例:
javap -verbose IncrementAndDecrementOperators2.class
此时就会打开所有的字节码文件,我们只需要关注main
方法内的执行过程即可:
首先来解释一下这四行代码的含义:
0: iconst_2
1: istore_1
2: iconst_2
3: istore_2
-
iconst_2
一共有两部分组成,i
指的是int
类型(源代码中我们定义的确实是int
类型),const
代表常量(数字2
是整型常量),iconst_2
的含义是将2入操作数栈。 -
istore_1
中的store
代表的是存储,istore_1
的含义是将操作数栈中的数值2出栈,存入到局部变量表1的位置。同理,i_store2
表示将操作数栈中的数值2出栈,存储到局部变量表2的位置。
以下是前面四行代码存储过程图(存储过程全部流程图点击此链接下载:点我下载):
此时我们继续观察4-8行代码:
4: iload_1
5: iinc 1, 1
8: istore_3
-
iload_1
的作用是将局部变量表1号位置存储的值移动到操作数栈的栈顶。 - 第5行的
iinc
有两个参数,第一个参数1
是局部变量表的位置,另一个参数1
的含义是在该位置存储一个1
,如果这个位置存在值,那么这个值的结果是已存在值 + 参数值。 -
istore_3
将操作数栈中的数移动到局部变量表的3号位置。
以下是这三行代码的示意图:
9-12行的字节码的作用原理和4-8行的作用原理基本相同:
9: iinc 2, 1
12: iload_2
13: istore 4
istore 4
的作用是将操作数栈中的值存储到局部变量表4号位置。
以下是这三行代码的示意图:
接下来15-30行是和系统输出有关的。其中第30行iload_3
在局部变量表中(这个值为2)值移动到操作数栈顶供系统输出,事实上iload_3
的值正好对应源代码中变量result1
的值。也就是说,result1
输出结果就是iload_3
的数值2。
同理,iload 4
就是第二个要输出的值,在局部变量表中第4个位置存储的值正好是3,而输出的变量名是result2
,因此result2
的输出结果是3。
三、i++
和++i
性能分析
i++
和++i
主要用在普通for
循环上,那么我们就将二者用在for
循环上,循环相同的次数,从字节码的角度进行分析。
以下是使用i++
和++i
的两个for
循环文件:
/**
* i++在for循环的使用
*
* @author ZhaoCong
* @date 2023-10-21 16:14:33
*/
public class LoopTest1 {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i
/**
* ++i在for循环的使用
*
* @author ZhaoCong
* @date 2023-10-21 16:15:17
*/
public class LoopTest2 {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i
执行编译命令以后,我们来查看两个文件的字节码:
仔细观察这两个字节码文件内容,我们发现在两个文件main
方法的字节码内容完全相同。由此可见,两种方式执行for
循环的效率是相同的。
服务器托管,北京服务器托管,服务器租用 http://www.fwqtg.net
机房租用,北京机房租用,IDC机房托管, http://www.fwqtg.net