instanceof 实现原理_mysql instanceof-优快云博客

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instanceof 实现原理

刷面试题的时候，很多资料都会用题目+答案的情况展示给我们，比如：

//问：下面程序有什么问题吗？运行结果是什么？
"" instanceof Object;				//1.true
new String () instanceof String		//2.true
‘c’ instanceof Character			//3.false

并且在下面给我们解释如下：

注释 1 的返回值是 true，"" 是一个字符串，字符串继承自 Object，所以返回 true。
注释 2 的返回值是 true，因为一个类的对象当然是它的实例了。
注释 3 编译不通过，因为 'c' 是一个 char 类型，也就是一个基本类型，不是一个对象，instanceof 只能用于对象的判断，不能用于基本类型的判断。

这两种题目一下来了十几题，十几个结论，难道要一个个想原因或者背结论？别了，之前一点不了解mysql就想考《阿里巴巴开发规范》，结果发现是不行的，一是MySQL规范看的一头雾水，二是就算想背诵考试蒙混过关也是没意义的，所以就直接找到了朋友，听资深的。给我讲解1个小时。

第二天再重新看MySQL规范，都可以直接理解了，也不用背诵了。

同理。上面的题目一下十几个结论，真的这么多吗？肯定不是。

我们先把试题里面给的结论都拿下来。

注释 1 的返回值是 true，"demo" 是一个字符串，字符串继承自 Object，所以返回 true。

注释 2 的返回值是 true，因为一个类的对象当然是它的实例了。

注释 3 的返回值是 false，因为 Object 是父类，其对象当然不是 String 类的实例了，要注意的是这句话是可以编译通过的，只要 instanceof 关键字的左右两个操作数有继承或实现关系就可以编译通过。

注释 4 编译不通过，因为 'A' 是一个 char 类型，也就是一个基本类型，不是一个对象，instanceof 只能用于对象的判断，不能用于基本类型的判断。

注释 5 返回值是 false，因为这是 instanceof 特有的规则，若左操作数是 null 则结果直接返回 false，不再运算右操作数是什么类，这和我们经常用到的 equals、toString 方法不同。

注释 6 返回值是 false，因为 null 没有类型，所以即使做类型转换还是 null。

注释 7 编译通不过，因为 Date 类和 String 没有继承或实现关系，所以在编译时直接就报错了，instanceof 操作符的左右操作数必须有继承或实现关系，否则编译会失败。

注释 8 返回值是 false，因为虽然 T 是 String 类型且与 Date 之间没有继承或实现关系，但是 Java 泛型在编译成字节码时 T 已经被换成了 Object 类型了（泛型擦出），传递的实参是 String 类型而已。

注释 9 编译不通过，instanceof 的右操作符必须是一个接口或者类，null 啥都不是，所以咯。

注释 10 编译通不过，因为 Date 类和 String 没有继承或实现关系，所以在编译时直接就报错了，instanceof 操作符的左右操作数必须有继承或实现关系，否则编译会失败。

注释 11 返回值为 true，因为数组类型也可以使用 instanceof 来判断。

首先 instanceof 直接对应一条虚拟机指令 instanceof 且为 java 语法保留关键字，而非通过反射实现；instanceof 在底层实现上维护了主要超类型（继承深度）小于一个固定数值（一般为 7）的主数组和次要超类型（判断的时候需要 super 链遍历查找），然后在字节码使用特殊指令对常量池中的相关符号引用进行判断，从而来决定是否某个类或者派生类，以此返回 true 或 false。

这么多结论一下理解也很烦，那就从前浅入深看看源码之类的吧。

首先去官网（https://docs.oracle.com/）看下。具体地址（https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-15.html#jls-15.20.2）。

instanceof操作符的关系表达式操作数的类型必须是引用类型或null类型;否则，将发生编译时错误。
如果instanceof操作符后面提到的引用类型不表示可具体化的引用类型，则是编译时错误(§4.7)。
如果将关系表达式转换为引用类型会被拒绝为编译时错误，那么instanceof关系表达式同样会产生编译时错误。在这种情况下，instanceof表达式的结果永远不可能是真的。
在运行时，如果关系表达式的值不为空，并且可以将引用转换为引用类型(§15.16)，而不会引发ClassCastException，则instanceof操作符的结果为true。否则结果为假。

以上为翻译后的官网文档。

果然，结论只有4句，已经减少很多了。看得出来，这只是说了instanceof是怎么设计的，根本和实现原理不搭边。继续往后看。官网的demo也是告诉我们，两个类如果有直接或者间接继承，也就是有父子这两种关系，用instanceof不会编译错误，否则编译错误。没了。

那instanceof为什么会遇到编译错误呢。

用一个demo来说明instanceof，记住这个例子，也就可以大概知道instanceof可以使用的场景了，而且也算是不用instanceof的替代方案了。

boolean result;
if (obj == null) {//首先就把null这种情况排除下，instanceof的左值只要是null，都会返回false
  result = false;
}
try {
    T temp = (T) obj; //强制类型转换这里，是否所有的都可以转换
    result = true;
} catch (ClassCastException e) {
    result = false;
}

继续往下看，想起来我之前写过的一篇文章《Java执行前都干了什么？》（https://blog.youkuaiyun.com/qq_20735197/article/details/84837188）在那篇文章中说过编译阶段javac时期，附带javac源码地址。

看下那篇文章2.1.1词法分析

com.sun.tools.javac.parser.Scanner类实现。源代码的字符流转变成标记（token）集合。单个字符是编写程序的最小单位，标记是编译过程的最小单位。关键字、运算符、字面量、变量名都可看成标记。

找到枚举类Token，打开，看下里面有这么一个东西：

public enum Token implements Formattable {
    //....
    INSTANCEOF("instanceof"),
    //....

确实，可以看出instanceof确实是在javac在进行词法分析的时候。

继续往下看，解语法树阶段（http://hg.openjdk.java.net/jdk7u/jdk7u/langtools/file/tip/src/share/classes/com/sun/tools/javac/parser/JavacParser.java）对token的操作:instanceof运算符就会生成这个JCTree.JCInstanceof类型的节点

/** Return operation tag of binary operator represented by token,
     *  -1 if token is not a binary operator.
     */
static int optag(Token token) {
    switch (token) {
            //...
        case INSTANCEOF:
            return JCTree.TYPETEST;   //这里吧token的instanceof转成jctree的二进制测试节点
            //...
    }
}

 /*  Expression2Rest = {infixop Expression3}
     *                  | Expression3 instanceof Type
     *  infixop         = "||"
     *                  | "&&"
     *                  | "|"
     *                  | "^"
     *                  | "&"
     *                  | "==" | "!="
     *                  | "<" | ">" | "<=" | ">="
     *                  | "<<" | ">>" | ">>>"
     *                  | "+" | "-"
     *                  | "*" | "/" | "%"
     */
    JCExpression term2Rest(JCExpression t, int minprec) {
        //...
        if (topOp == INSTANCEOF) {
                return F.at(pos).TypeTest(od1, od2);
            } else {
                return F.at(pos).Binary(optag(topOp), od1, od2);
            }
    }

到最后生成字节码的时候为JCTree.JCInstanceof节点生成instanceof字节码指令

public void visitTypeTest(JCInstanceOf tree) {
    genExpr(tree.expr, tree.expr.type).load();
    code.emitop2(instanceof_, makeRef(tree.pos(), tree.clazz.type));
    result = items.makeStackItem(syms.booleanType);
}

不在继续里面一个个方法继续看下去了。但是jvm到这里应该是说一说的，或者一般别人都会问jvm里关于这方面的内容。我也不真知道了，那翻下jvm源码说明呗。（https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html#jvms-6.5.instanceof）

以下为本人翻译，如果不准确请进入上面提供的链接自己看
instanceof
操作说明
	判断给定的object的类型
格式
 instanceof
 indexbyte1
 indexbyte2
Forms
	instanceof = 193 (0xc1)
操作栈
	..., objectref →
	..., result
说明：
	objectref必须是从操作栈pop出的参考类型。无符号的indexbyte1和indexbyte2构成了当前类的运行时常量池的index，index的值是indexbyte1<<8|indexbyte2。index的运行时常量池项必须是类、数组或接口类型的符号引用。
	如果objectref为空，instanceof指令将一个int结果0作为一个int值推送到操作数堆栈上。
否则，将解析指定的类、数组或接口类型(§5.4.3.1)。如果objectref是已解析类或数组的实例，或者实现了已解析的接口，则instanceof指令将一个int结果1作为int推入操作数堆栈;否则，它将推送一个int结果0。
以下规则用于确定一个非空的objectref是否解决的实例类型:如果S是类对象的引用objectref和T是解决类,数组,或接口类型,instanceof决定objectref T的实例如下:
如果S是一个普通(非数组)类，则:
如果T是类类型，那么S必须与T是同一个类，或者S必须是T的子类;
如果T是接口类型，那么S必须实现接口T。
如果S是接口类型，则:
如果T是一个类类型，那么T必须是Object。
如果T是接口类型，则T必须与S或S的超接口相同。
如果S是表示数组类型SC[]的类，即是SC类型组件的数组，则:
如果T是一个类类型，那么T必须是Object。
如果T是接口类型，那么T必须是数组实现的接口之一(JLS§4.10.3)。
如果T是数组类型TC[]，即是数组类型TC的组成部分，则必须满足下列条件之一:
TC和SC是相同的原始类型。
TC和SC是引用类型，类型SC可以通过这些运行时规则转换为TC。