day2背背面经203：浅谈 Java 虚拟机（￣︶￣）↗-优快云博客

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Java 编译反编译之后不会完全还原回源码，
因为 Java 源码编译成字节码后，会进行优化和转换，包括变量分配、指令优化、方法调用等。这就是为什么反编译（javap -v）后的指令看起来不像原始的 Java 源代码。

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1. 为什么编译反编译不会完全还原源码？

原因如下：

Java 编译器优化
- 编译器会对代码进行优化，例如常量折叠（constant folding）、方法内联（method inlining）等，使得反编译后不完全和源码一致。
Java 字节码是面向 JVM 的指令
- Java 编译后变成JVM 可以执行的指令（类似汇编语言），但并不是 Java 语言的直接映射。
局部变量名被丢弃
- Java 编译后的 .class 文件不会保留局部变量的名字，除非启用了 -g 选项。
- 例如：
```
int result = a + b;
```
  编译后 .class 文件里只会存储 ILOAD 和 IADD 指令，而不会存 result 这个变量名。
语法糖的去除
- Java 的一些语法（如 for-each 语法、lambda 表达式、switch 的 String 支持等）在字节码中会转换成普通的 for 循环、匿名类或 if-else 语句，因此反编译后可能会有不同的结构。

2. 解析 Java 字节码

示例：

0:  new           #2   // class Main
3:  dup
4:  invokespecial #3   // Method "<init>":()V
7:  astore_1
8:  aload_1
9:  invokevirtual #4   // Method speak:()V

字节码指令	说明
`0: new #2`	创建一个 `Main` 类的新对象
`3: dup`	复制栈顶的对象引用（因为构造方法执行后，栈里要保留这个对象）
`4: invokespecial #3`	调用 `Main` 类的构造方法 `"<init>":()V`
`7: astore_1`	把新创建的 `Main` 对象存入本地变量 `main`（即 `main = new Main();`）
`8: aload_1`	加载 `main` 变量到栈顶（准备调用方法）
`9: invokevirtual #4`	调用 `main.speak()` 方法

对应的 Java 代码

这段字节码对应的 Java 代码是：

public class Main {
    void speak() {
        System.out.println("Hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Main main = new Main(); // 对应 `new` 指令
        main.speak(); // 对应 `invokevirtual`
    }
}

3. 详细解释每条字节码指令

（1）创建对象

0: new           #2  // class Main
3: dup
4: invokespecial #3  // Method "<init>":()V

等价于：

Main main = new Main();

拆解分析

new #2：分配 Main 类的内存空间（类似 new Main()）。
dup：复制栈顶的对象引用，确保 invokespecial 调用构造方法后仍有该对象。
invokespecial #3：调用 Main 的构造方法 Main()。

（2）存储对象

7: astore_1

等价于：

Main main = new Main();

拆解分析

astore_1：将 main 变量存入本地变量表（索引 1）。
- 在 Java 字节码中，astore_x 表示将对象引用存入局部变量：
  - astore_0 -> 存入 第0个 变量槽（通常是 this）
  - astore_1 -> 存入 第1个 变量槽（对应 main）

（3）调用方法

8: aload_1
9: invokevirtual #4  // Method speak:()V

等价于：

main.speak();

拆解分析

aload_1：加载 main 变量到栈顶，准备调用方法。
invokevirtual #4：
- 调用 Main.speak() 方法（speak() 在 Main 类中定义）。
- invokevirtual 用于调用实例方法，并进行动态绑定（多态）。

4. 为什么 `invokevirtual` 不是 `invokespecial`？

invokevirtual 负责调用普通的实例方法，它会根据运行时类型从**虚方法表（vtable）**中查找方法。因此，即使 speak() 没有被 override，它仍然使用 invokevirtual 来支持未来的多态。

如果 speak() 是 private 或者是构造方法 Main()，它会用 invokespecial 来直接调用。

5. 反编译字节码的方法

如果想更清楚地看到 .class 文件对应的字节码，可以使用以下命令：

javac Main.java   # 先编译成 Main.class
javap -v Main     # 反编译查看字节码

输出示例：

public static void main(java.lang.String[]);
  descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
  Code:
    0: new           #2                  // class Main
    3: dup
    4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokevirtual #4                  // Method speak:()V
   12: return

6. 总结

Java 反编译不能完全恢复源码，因为：
- 编译器优化（变量名丢失、语法糖转换）。
- Java 字节码是 JVM 指令，而非 Java 代码的直接映射。
如何解析 new、invokevirtual、aload 等指令
- new 创建对象
- dup 复制对象引用
- invokespecial 调用构造方法
- astore_1 存储对象到局部变量
- aload_1 加载对象到栈
- invokevirtual 调用实例方法（支持动态绑定）
为什么 invokevirtual 而不是 invokespecial
- invokevirtual 适用于普通实例方法，支持多态。
- invokespecial 适用于构造方法或 private 方法。