上文探討了：【JVM】模板解釋器--如何根據字節碼生成匯編碼？

本篇，我們來關注下字節碼的resolve過程。

上文雖然探討了字節碼到匯編碼的過程，但是：

mov %rax,%(rcx,rbx,1) // 0x89 0x04 0x19

其中為什么要指定0x04和0x19呢？

搬出我們的代碼：

public int swap2(CallBy a,CallBy b) {    int t = a.value;    a.value = b.value;    b.value  = t;    return t;}

換句話講，我們的匯編代碼是要將b.value賦給a.value：

//b.value怎么來的呢？a.value = b.value

b.value是個整形的field，上述代碼的關鍵字節碼是putfield，而模板解釋器在初始化的時候（非運行時，這也是模板的意義所在）會調用下面的函數來生成對應的匯編碼：

void TemplateTable::putfield_or_static(int byte_no, bool is_static) {  transition(vtos, vtos);  const Register cache = rcx;  const Register index = rdx;  const Register obj   = rcx;  const Register off   = rbx;  const Register flags = rax;  const Register bc    = c_rarg3;  /********************************  * 關鍵：這個函數在做什么？  ********************************/  resolve_cache_and_index(byte_no, cache, index, sizeof(u2));  jvmti_post_field_mod(cache, index, is_static);    // 上面resolve后，直接從cp cache中對應的entry中就可以獲取到field  load_field_cp_cache_entry(obj, cache, index, off, flags, is_static);  // [jk] not needed currently  // volatile_barrier(Assembler::Membar_mask_bits(Assembler::LoadStore |  //                                              Assembler::StoreStore));  Label notVolatile, Done;  __ movl(rdx, flags);  __ shrl(rdx, ConstantPoolCacheEntry::is_volatile_shift);  __ andl(rdx, 0x1);  // field address  const Address field(obj, off, Address::times_1);  Label notByte, notInt, notShort, notChar,        notLong, notFloat, notObj, notDouble;  __ shrl(flags, ConstantPoolCacheEntry::tos_state_shift);  assert(btos == 0, "change code, btos != 0");  __ andl(flags, ConstantPoolCacheEntry::tos_state_mask);  __ jcc(Assembler::notZero, notByte);  // btos  // ...  // atos  // ...  // itos  {  /***************************************  *  itos類型，我們的b.value是個整形，  *  所以對應的機器級別的類型是i，表示整形  ****************************************/    __ pop(itos);    if (!is_static) pop_and_check_object(obj);        // 這里就是生成匯編碼，也就是上篇博文探討的主要內容了    __ movl(field, rax);if (!is_static) {      patch_bytecode(Bytecodes::_fast_iputfield, bc, rbx, true, byte_no);    }    __ jmp(Done);  }  __ bind(notInt);  __ cmpl(flags, ctos);  __ jcc(Assembler::notEqual, notChar);  // ctos  // ...  // stos  // ...  // ltos  // ...  // ftos  // ...  // dtos  // ...  // Check for volatile store  // ...}

來看看上面代碼中的關鍵點：

// 1. 根據不同的字節碼，選擇對應的resolve函數.// 2. 調用resolve函數.// 3. 根據resolve后的結果，更新寄存器信息，做好銜接.void TemplateTable::resolve_cache_and_index(int byte_no,                                            Register Rcache,                                            Register index,                                            size_t index_size) {  const Register temp = rbx;  assert_different_registers(Rcache, index, temp);  Label resolved;    assert(byte_no == f1_byte || byte_no == f2_byte, "byte_no out of range");        /****************    * 關鍵點1    *****************/        __ get_cache_and_index_and_bytecode_at_bcp(Rcache, index, temp, byte_no, 1, index_size);    __ cmpl(temp, (int) bytecode());  // have we resolved this bytecode?    __ jcc(Assembler::equal, resolved);  // resolve first time through  address entry;  switch (bytecode()) {  case Bytecodes::_getstatic:  case Bytecodes::_putstatic:  case Bytecodes::_getfield:  case Bytecodes::_putfield:        /****************    * 關鍵點2    *****************/        entry = CAST_FROM_FN_PTR(address, InterPReterRuntime::resolve_get_put);    break;    // ...  default:    fatal(err_msg("unexpected bytecode: %s", Bytecodes::name(bytecode())));    break;  }  //   __ movl(temp, (int) bytecode());  __ call_VM(noreg, entry, temp);  //  // Update registers with resolved info  __ get_cache_and_index_at_bcp(Rcache, index, 1, index_size);  __ bind(resolved);}

上面的代碼又有兩個關鍵點：

--get_cache_and_index_and_bytecode_at_bcp函數，主要做的一些工作如下文所述。

cp cache指ConstantPoolCache，注意這不是一個一般意義上的緩存，其目的是用于解釋器執行時，對字節碼進行resolve的。

1. 對給定的bytecode，在cp cache中查找是否已經存在，如果不存在要進行resolve.至于cp cache問題，最后再說。
2. 進行resolve的主要內容：-- InterpreterRuntime::resolve_get_put-- InterpreterRuntime::resolve_invoke-- InterpreterRuntime::resolve_invokehandle-- InterpreterRuntime::resolve_invokedynamic

因為我們的putfield字節碼會選擇函數resolve_get_put來進行resolve，來關注這個過程：

IRT_ENTRY(void, InterpreterRuntime::resolve_get_put(javaThread* thread, Bytecodes::Code bytecode))  // resolve field  fieldDescriptor info;  constantPoolHandle pool(thread, method(thread)->constants());  bool is_put    = (bytecode == Bytecodes::_putfield  || bytecode == Bytecodes::_putstatic);  bool is_static = (bytecode == Bytecodes::_getstatic || bytecode == Bytecodes::_putstatic);  {    JvmtiHideSingleStepping jhss(thread);        /*******************    * 關鍵點    ********************/        LinkResolver::resolve_field_access(info, pool, get_index_u2_cpcache(thread, bytecode),                                       bytecode, CHECK);  } // end JvmtiHideSingleStepping  // check if link resolution caused cpCache to be updated  if (already_resolved(thread)) return;  // compute auxiliary field attributes  TosState state  = as_TosState(info.field_type());  Bytecodes::Code put_code = (Bytecodes::Code)0;  InstanceKlass* klass = InstanceKlass::cast(info.field_holder());  bool uninitialized_static = ((bytecode == Bytecodes::_getstatic || bytecode == Bytecodes::_putstatic) &&                               !klass->is_initialized());  Bytecodes::Code get_code = (Bytecodes::Code)0;  if (!uninitialized_static) {    get_code = ((is_static) ? Bytecodes::_getstatic : Bytecodes::_getfield);    if (is_put || !info.access_flags().is_final()) {      put_code = ((is_static) ? Bytecodes::_putstatic : Bytecodes::_putfield);    }  }  // 設置cp cache entry  // 1. field的存/取字節碼.  // 2. field所屬的InstanceKlass(Java類在VM層面的抽象)指針.  // 3. index和offset  // 4. field在機器級別的類型狀態.因為機器級別只有i（整）、a（引用）、v(void)等類型，這一點也可以幫助理解為什么解釋器在生成匯編代碼時，需要判斷tos.  // 5. field是否final的.  // 6. field是否volatile的.  // 7. 常量池的holder（InstanceKlass*類型）.  cache_entry(thread)->set_field(    get_code,    put_code,    info.field_holder(),    info.index(),    info.offset(),    state,    info.access_flags().is_final(),    info.access_flags().is_volatile(),    pool->pool_holder()  );IRT_END

注意tos這個點：

其中，tos是指 T op-- O f-- S tack，也就是操作數棧(vm實現中是expression stack)頂的東東的類型.

上面的代碼中又標出一個關鍵點：

看代碼：

// 對field進行resolve，并檢查其可訪問性等信息void LinkResolver::resolve_field_access(fieldDescriptor& result, constantPoolHandle pool, int index, Bytecodes::Code byte, TRAPS) {  // Load these early in case the resolve of the containing klass fails    // 從常量池中獲取field符號  Symbol* field = pool->name_ref_at(index);    // 從常量池中獲取field的簽名符號  Symbol* sig   = pool->signature_ref_at(index);  // resolve specified klass  KlassHandle resolved_klass;    // 關鍵點1  resolve_klass(resolved_klass, pool, index, CHECK);    // 關鍵點2  KlassHandle  current_klass(THREAD, pool->pool_holder());  resolve_field(result, resolved_klass, field, sig, current_klass, byte, true, true, CHECK);}

注意到上面的代碼還調用了resolve_klass和resolve_field，我們一個一個看，

// resolve klassvoid LinkResolver::resolve_klass(KlassHandle& result, constantPoolHandle pool, int index, TRAPS) {  Klass* result_oop = pool->klass_ref_at(index, CHECK);  result = KlassHandle(THREAD, result_oop);}

上面的代碼很簡單，從常量池取出對應的klass，并同當前線程一起，封裝為一個KlassHandle。

再接著看resolve_field：

// field的解析及鏈接// 此過程將完成：////   1. field的可訪問性驗證.//   2. field所屬的類的可訪問性驗證.//   3. field所屬的類的ClassLoaderData及當前執行的方法（Method）所屬的類的ClassLoaderData的驗證.//   4. field所屬的類中，如果對其它的類有依賴，要進行裝載、解析和鏈接，如果沒有找到，比如classpath中不包含，那么就報類似ClassDefNotFoundError的異常.//    如果Jar包沖突，也在這里檢測到，并報異常.//    如果field所屬的類，及其依賴的類都找到了，那么將ClassLoaderData的約束constraint進行合并.//   5. 當前正在調用的方法的簽名，從callee角度和caller角度來比較是否一致.// 關于classLoader的問題，后續文章再展開吧，不是一句兩句能說的清。void LinkResolver::resolve_field(fieldDescriptor& fd, KlassHandle resolved_klass, Symbol* field, Symbol* sig,                                 KlassHandle current_klass, Bytecodes::Code byte, bool check_access, bool initialize_class,                                 TRAPS) {  assert(byte == Bytecodes::_getstatic || byte == Bytecodes::_putstatic ||         byte == Bytecodes::_getfield  || byte == Bytecodes::_putfield  ||         (byte == Bytecodes::_nop && !check_access), "bad field access bytecode");  bool is_static = (byte == Bytecodes::_getstatic || byte == Bytecodes::_putstatic);  bool is_put    = (byte == Bytecodes::_putfield  || byte == Bytecodes::_putstatic);  // Check if there's a resolved klass containing the field  if (resolved_klass.is_null()) {    ResourceMark rm(THREAD);    THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_NoSuchFieldError(), field->as_C_string());  }  /************************  * 關鍵點1  *************************/  // Resolve instance field  KlassHandle sel_klass(THREAD, resolved_klass->find_field(field, sig, &fd));  // check if field exists; i.e., if a klass containing the field def has been selected  if (sel_klass.is_null()) {    ResourceMark rm(THREAD);    THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_NoSuchFieldError(), field->as_C_string());  }  if (!check_access)    // Access checking may be turned off when calling from within the VM.    return;  /************************  * 關鍵點2  *************************/  // check access  check_field_accessability(current_klass, resolved_klass, sel_klass, fd, CHECK);  // check for errors  if (is_static != fd.is_static()) {        // ...        THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_IncompatibleClassChangeError(), msg);  }  // Final fields can only be accessed from its own class.  if (is_put && fd.access_flags().is_final() && sel_klass() != current_klass()) {    THROW(vmSymbols::java_lang_IllegalAccessError());  }  // initialize resolved_klass if necessary  // note 1: the klass which declared the field must be initialized (i.e, sel_klass)  //         according to the newest JVM spec (5.5, p.170) - was bug (gri 7/28/99)  //  // note 2: we don't want to force initialization if we are just checking  //         if the field access is legal; e.g., during compilation  if (is_static && initialize_class) {    sel_klass->initialize(CHECK);  }  if (sel_klass() != current_klass()) {    HandleMark hm(THREAD);    Handle ref_loader (THREAD, InstanceKlass::cast(current_klass())->class_loader());    Handle sel_loader (THREAD, InstanceKlass::cast(sel_klass())->class_loader());    {      ResourceMark rm(THREAD);      /************************      * 關鍵點3      *************************/      Symbol* failed_type_symbol =        SystemDictionary::check_signature_loaders(sig,                                                  ref_loader, sel_loader,                                                  false,                                                  CHECK);      if (failed_type_symbol != NULL) {                // ...                THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_LinkageError(), buf);      }    }  }  // return information. note that the klass is set to the actual klass containing the  // field, otherwise access of static fields in superclasses will not work.}

上面的代碼，我們梳理出三個跟本主題相關的關鍵點，已在注釋中標出，我們來看：

// 關鍵點1 ：// 獲取field所屬的類或接口對應的klass，或者NULL，如果是NULL就拋異常了KlassHandle sel_klass(THREAD, resolved_klass->find_field(field, sig, &fd));// 1. 如果是resolved_klass中的field，返回resolved_klass// 2. 如果1不滿足，嘗試返回接口或接口的超類（super interface）對應的klass（遞歸）// 3. 如果1、2點都不滿足，嘗試返回父類或超類對應的klass（遞歸）或者NULL.Klass* InstanceKlass::find_field(Symbol* name, Symbol* sig, fieldDescriptor* fd) const {  // search order according to newest JVM spec (5.4.3.2, p.167).  // 1) search for field in current klass  if (find_local_field(name, sig, fd)) {    return const_cast<InstanceKlass*>(this);  }  // 2) search for field recursively in direct superinterfaces  { Klass* intf = find_interface_field(name, sig, fd);    if (intf != NULL) return intf;  }  // 3) apply field lookup recursively if superclass exists  { Klass* supr = super();    if (supr != NULL) return InstanceKlass::cast(supr)->find_field(name, sig, fd);  }  // 4) otherwise field lookup fails  return NULL;}// 關鍵點2：// 1. resolved_klass來自當前線程所執行的當前方法的當前字節碼所屬的常量池.// 2. sel_klass是field所屬的類或接口對應的klass// 3. current_klass是常量池所屬的klass(pool_holder).// 4. 3種klass可以相同，也可以不同.可以想象一個調用鏈，依賴的各個class.check_field_accessability(current_klass, resolved_klass, sel_klass, fd, CHECK);// 關鍵點3：// ref_loader代表了current_klass的classLoaderHandle ref_loader (THREAD, InstanceKlass::cast(current_klass())->class_loader());// sel_loader代表了sel_klass的classLoader    Handle sel_loader (THREAD, InstanceKlass::cast(sel_klass())->class_loader());// 根據簽名符號sig、ref_loader、sel_loader來檢查classLoader的約束是否一致，如果不一致就會拋異常，所謂一致不是相同但包含相同的情況，如果一致，那么就合并約束，同時還要進行依賴（depedencies）鏈的維護.// 由于內容比較多，本篇不展開.Symbol* failed_type_symbol =        SystemDictionary::check_signature_loaders(sig,                                                  ref_loader, sel_loader,                                                  false,                                                  CHECK);

上面的關鍵點解析都在注釋中了，其中有的地方內容太多，不宜在本篇展開。

那么，如何獲取當前執行的字節碼對應的cp cache entry呢？

關鍵代碼如下：

// 獲取當前正在執行的bytecode對應的cp cache entrystatic ConstantPoolCacheEntry* cache_entry(JavaThread *thread) {   return cache_entry_at(thread, Bytes::get_native_u2(bcp(thread) + 1)); }// ↓// 獲取解釋器當前的(B)yte (C)ode (P)ointer，也就是當前指令地址，以指針表達static address   bcp(JavaThread *thread)           {   return last_frame(thread).interpreter_frame_bcp(); }// ↓// 獲取cp cache entrystatic ConstantPoolCacheEntry* cache_entry_at(JavaThread *thread, int i)  {   return method(thread)->constants()->cache()->entry_at(i); }// ↓// 獲取當前正在執行的方法static Method*   method(JavaThread *thread) {   return last_frame(thread).interpreter_frame_method(); }// ↓// 獲取interpreterState->_method，也就是當前正在執行的方法Method* frame::interpreter_frame_method() const {  assert(is_interpreted_frame(), "interpreted frame expected");  Method* m = *interpreter_frame_method_addr();  assert(m->is_method(), "not a Method*");  return m;}// ↓// 獲取interpreterState->_method的地址inline Method** frame::interpreter_frame_method_addr() const {  assert(is_interpreted_frame(), "must be interpreted");  return &(get_interpreterState()->_method);}// ↓// 獲取interpreterStateinline interpreterState frame::get_interpreterState() const {  return ((interpreterState)addr_at( -((int)sizeof(BytecodeInterpreter))/WordSize ));}// ↓// interpreterState實際是個BytecodeInterpreter型指針typedef class BytecodeInterpreter* interpreterState;

上述過程總結下：

1、獲取bcp，也就是解釋器當前正在執行的字節碼的地址，以指針形式返回.

2、bcp是通過當前線程的調用棧的最后一幀來獲取的，并且是個解釋器棧幀.為什么是最后一幀？

方法1 棧幀1 調用 -> 方法2 棧幀2...調用 -> 方法n 棧幀n // 最后一幀

每個方法在調用時都會用一個棧幀frame來描述調用的狀態信息，最后調用的方法就是當前方法，所以是取最后一幀.

3、當前方法的地址是通過棧幀中保存的interpreterState來獲取的，而這個interpreterState是個BytecodeInterpreter型的解釋器，不是模板解釋器。

4、獲取到方法的地址后，就可以獲取到方法所屬的常量池了，接著從常量池對應的cp cache中就可以獲取到對應的entry了。

5、第4點提到對應，怎么個對應法？想象數組的下標，這個下標是什么呢？就是對bcp的一個整形映射。

注意BytecodeInterpreter和TemplateInterpreter不是一碼事.

BytecodeInterpreter的一些關鍵字段，幫助理解bcp、thread、cp、cp cache在解釋器棧幀中意義：

private:    JavaThread*           _thread;        // the vm's java thread pointer    address               _bcp;           // instruction pointer    intptr_t*             _locals;        // local variable pointer    ConstantPoolCache*    _constants;     // constant pool cache    Method*               _method;        // method being executed    DataLayout*           _mdx;           // compiler profiling data for current bytecode    intptr_t*             _stack;         // expression stack    messages              _msg;           // frame manager <-> interpreter message    frame_manager_message _result;        // result to frame manager    interpreterState      _prev_link;     // previous interpreter state    oop                   _oop_temp;      // mirror for interpreted native, null otherwise    intptr_t*             _stack_base;    // base of expression stack    intptr_t*             _stack_limit;   // limit of expression stack    BasicObjectLock*      _monitor_base;  // base of monitors on the native stack

在進行resolve后，字節碼就在ConstantPoolCache對應的Entry中了，下一次再執行就不需要resolve。

至于BytecodeInterpreter是個什么解釋器，和模板解釋器有啥關系，后面再說吧。

本文簡要探討了：

字節碼的resolve過程。

終。