有关JVM处理Java数组方法的思考
在Java中,获取数组的长度和String的长度是两种不同的方法,这引起了本文作者的一番思考。本文从JVM的角度,探讨了Java数组在JVM中是什么对象,有哪些成员,以及声明方法。
- 作者:jarfield来源:JavaEye博客|2010-01-08 09:30
本文来自jarfield的博客,原文标题为《为什么如此获取Java数组的长度》。
记得vamcily 曾问我:“为什么获取数组的长度用.length(成员变量的形式),而获取String的长度用.length()(成员方法的形式)?”
我当时一听,觉得问得很有道理。做同样一件事情,为什么采用两种风格迥异的风格呢?况且,Java中的数组其实是完备(full-fledged)的对象,直接暴露成员变量,可能不是一种很OO的风格。那么,设计Java的那帮天才为什么这么做呢?
带着这个疑问,我查阅了一些资料,主要是关于“JVM是如何处理数组”的。
数组对象的类是什么?
既然数组都是对象,那么数组的类究竟是什么呢?当然不是java.util.Arrays啦!我们以int一维数组为例,看看究竟。
- public class Main {
- public static void main(String args[]){
- int a[] = new int[10]; Class clazz = a.getClass();
- System.out.println(clazz.getName());
- }
- }
在SUN JDK 1.6上运行上述代码,输出为:
[I
看起来数组的类很奇怪,非但不属于任何包,而且名称还不是合法的标识符(identifier)。具体的命名规则[1]可以参见java.lang.Class.getName()的javadoc。简单的说,数组的类名由若干个'['和数组元素类型的内部名称组成,'['的数目代表了数组的维度。
具有相同类型元素和相同维度的数组,属于同一个类。如果两个数组的元素类型相同,但维度不同,那么它们也属于不同的类。如果两个数组的元素类型和维度均相同,但长度不同,那么它们还是属于同一个类。
数组的类有哪些成员呢?
既然我们知道了数组的类名是什么,那么就去看看数组的类究竟是什么样的吧?有哪些成员变量?有哪些成员方法?length这个成员变量在哪?是不是没有length()这个成员方法?
找来找去,在JDK的代码中没有找打'[I'这个类。想想也对,'[I'都不是一个合法的标识符,肯定不会出现public class [I {...}这样的Java代码。我们暂且不管[I类是谁声明的,怎么声明的,先用反射机制一探究竟吧。
- public class Main {
- public static void main(String[] args) {
- int a[] = new int[10];
- Class clazz = a.getClass();
- System.out.println(clazz.getDeclaredFields().length);
- System.out.println(clazz.getDeclaredMethods().length);
- System.out.println(clazz.getDeclaredConstructors().length);
- System.out.println(clazz.getDeclaredAnnotations().length);
- System.out.println(clazz.getDeclaredClasses().length);
- System.out.println(clazz.getSuperclass());
- }
- }
在SUN JDK 1.6上运行上述代码,输出为:
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- class java.lang.Object
可见,[I这个类是java.lang.Object的直接子类,自身没有声明任何成员变量、成员方法、构造函数和Annotation,可以说,[I就是个空类。我们立马可以想到一个问题:怎么连length这个成员变量都没有呢?如果真的没有,编译器怎么不报语法错呢?想必编译器对Array.length进行了特殊处理哇!
数组的类在哪里声明的?
先不管为什么没有length成员变量,我们先搞清楚[I这个类是哪里声明的吧。既然[I都不是合法的标识符,那么这个类肯定在Java代码中显式声明的。想来想去,只能是JVM自己在运行时生成的了。JVM生成类还是一件很容易的事情,甚至无需生成字节码,直接在方法区中创建类型数据,就差不多完工了。
还没有实力去看JVM的源代码,于是翻了翻The JavaTM Virtual Machine Specification Second Edition,果然得到了验证,相关内容参考5.3.3 Creating Array Classes。
规范的描述很严谨,还掺杂了定义类加载器和初始化类加载器的内容。先不管这些,简单概括一下:
类加载器先看看数组类是否已经被创建了。如果没有,那就说明需要创建数组类;如果有,那就无需创建了。
如果数组元素是引用类型,那么类加载器首先去加载数组元素的类。
JVM根据元素类型和维度,创建相应的数组类。
呵呵,果然是JVM这家伙自个偷偷创建了[I类。JVM不把数组类放到任何包中,也不给他们起个合法的标识符名称,估计是为了避免和JDK、第三方及用户自定义的类发生冲突吧。
再想想,JVM也必须动态生成数组类,因为Java数组类的数量与元素类型、维度(最多255)有关,相当相当多了,是没法预先声明好的。
居然没有length这个成员变量!
我们已经发现,偷懒的JVM没有为数组类生成length这个成员变量,那么Array.length这样的语法如何通过编译,如何执行的呢?
让我们看看字节码吧!编写一段最简单的代码,使用jclasslib查看字节码。
- public class Main {
- public static void main(String[] args)
- { int a[] = new int[2]; int i = a.length;
- }
- }
使用SUN JDK 1.6编译上述代码,并使用jclasslib打开Main.class文件,得到main方法的字节码:
- 0 iconst_2 //将int型常量2压入操作数栈
- 1 newarray 10 (int) //将2弹出操作数栈,作为长度,创建一个元素类型为int, 维度为1的数组,并将数组的引用压入操作数栈
- 3 astore_1 //将数组的引用从操作数栈中弹出,保存在索引为1的局部变量(即a)中
- 4 aload_1 //将索引为1的局部变量(即a)压入操作数栈
- 5 arraylength //从操作数栈弹出数组引用(即a),并获取其长度(JVM负责实现如何获取),并将长度压入操作数栈
- 6 istore_2 //将数组长度从操作数栈弹出,保存在索引为2的局部变量(即i)中
- 7 return //main方法返回
可见,在这段字节码中,根本就没有看见length这个成员变量,获取数组长度是由一条特定的指令arraylength实现(怎么实现就不管了,JVM总有办法)。编译器对Array.length这样的语法做了特殊处理,直接编译成了arraylength指令。另外,JVM创建数组类,应该就是由newarray这条指令触发的了。
很自然地想到,编译器也可以对Array.length()这样的语法做特殊处理,直接编译成arraylength指令。这样的话,我们就可以使用方法调用的风格获取数组的长度了,这样看起来貌似也更加OO一点。那为什么不使用Array.length()的语法呢?也许是开发Java的那帮天才对.length有所偏爱,或者抛硬币拍脑袋随便决定的吧。 形式不重要,重要的是我们明白了背后的机理。
Array in Java
最后,对Java中纯对象的数组发表点感想吧。
相比C/C++中的数组,Java数组在安全性要好很多。C/C++常遇到的缓存区溢出或数组访问越界的问题,在Java中不再存在。因为Java使用特定的指令访问数组的元素,这些指令都会对数组的长度进行检查。如果发现越界,就会抛出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。
Java数组元素的灵活性比较大。一个数组的元素本身也可以是数组,只要所有元素的数组类型相同即可。我们知道数组的类型和长度无关,因此元素可以是长度不同的数组。这样,Java的多维数组就不一定是规规矩矩的矩阵了,可以千变万化。
有关JVM处理Java数组方法的思考的更多相关文章
- JNI/NDK开发指南(二)——JVM查找java native方法的规则
通过第一篇文章,大家明白了调用native方法之前,首先要调用System.loadLibrary接口加载一个实现了native方法的动态库才能正常访问,否则就会抛出java.lang.Unsatis ...
- NDK(19)简单示例:ndk调用java基本方法、数组;使用stl、访问设备
一.ndk调用java类示例 1,调用基本方法 /* * Class: com_example_ndksample_MainActivity * Method: ndkFindJavaClass * ...
- [Java] JVM 在执行 main 方法前的行为
JVM 执行一个 Java 程序时,先从某个指定的 Java 类的 main 方法开始执行代码,同时,传一个字符串数组作为 main 方法的参数.例如在 Unix 系统上,执行下面的命令 java T ...
- java数组、java.lang.String、java.util.Arrays、java.lang.Object的toString()方法和equals()方法详解
public class Test { public static void main(String[] args) { int[] a = {1, 2, 4, 6}; int[] b = a; in ...
- java数组遍历、java方法定义
1.遍历数组for与foreach String [] test = {"java","php","bootstrap","vu ...
- Java数组操作十大方法 (转)
定义一个Java数组 String[] aArray = new String[5]; String[] bArray = {"a","b","c&q ...
- Java数组的十大方法
Java数组的十大方法 以下是Java Array的前10种方法.他们是来自stackoverflow的投票最多的问题. 0.声明一个数组 String[] aArray = new String[5 ...
- Java 数组的三种创建方法,数组拷贝方法
public static void main(String[] args) {//创建数组的第一种方法int[] arr=new int[6];int intValue=arr[5];//Syste ...
- Java应用中使用ShutdownHook友好地清理现场、退出JVM的2种方法
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook); 这个方法的含义说明: 这个方法的意思就是在jvm中增加一个关闭的钩子,当jv ...
随机推荐
- 12.常用类简单介绍.md
目录 1.Scanner类 2.System类 4.Object类和工具类 5.StringBuffer类和StringBuilder类 6.Math类 7.Random类和ThreadLocalRa ...
- Ajax 学习 第一篇
http请求: 1.请求的方法或动作 2.正在请求的url 3.请求头 4.请求体 及请求正文 典型例子 get.post区别 1.get 幂等 执行一次哪怕一万次影响相同 一般用于信息获取 ...
- PowerDesigner导入sql脚本生成物理模型
https://www.cnblogs.com/zsswpb/p/5771623.html
- java 集成友盟推送
原文:https://blog.csdn.net/Athena072213/article/details/83414743 最近应公司业务需求需要完善友盟推送,认真看了官方文档后其实很简单,只需要细 ...
- 目前为止最全的微信小程序项目实例
https://blog.csdn.net/zuoliangzhu/article/details/53862576#t1
- java工程师基础笔试题(一)
一.选择和填空 (不定项哦!) 1,如下是一份文件名为Test2.java的源文件,请问,编译该文件之后会生成几份字节码文件 class Test{ class Inner{} static cla ...
- Error:svn: E160013 svn主干切换分支时报错
Error:svn: E160013: û���ҵ��ļ�: �汾��10574����·�� ��/aap/branches/20180613�� 前几天遇到了这个问题,心里特别崩溃,之前可以从主干 ...
- 1.5.6、CDH 搭建Hadoop在安装之前(定制安装解决方案---使用Cloudera Manager模板创建CDH群集)
使用Cloudera Manager模板创建CDH群集 您可以通过从Cloudera Manager管理的现有CDH群集导出群集模板来创建新的CDH群集.然后,您可以修改模板并使用它在新的主机集上创建 ...
- 用js实现九九乘法口诀两种方式
js实现九九乘法口诀两种方式: 第一种是用户输入一个数弹出所对应的乘法口诀: <script type="text/javascript"> function art( ...
- fiddler常用操作之断点
fiddler常用操作断点 标签(空格分隔): fiddler断点 一.断点: 1.为什么要打断点呢? 比如一个购买的金额输入框,输入框前端做了限制100-1000,那么我们测试的时候,需要测试小于1 ...