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Javaバイトコード入門

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Kota Mizushima
Kota Mizushima

Javaバイトコード入門に関するスライド。

Technologie
1 von 61
わかる !Java バイトコード ― 30 分でわからない ?Java バイトコード入門 筑波大学大学院 システム情報工学研究科　博士後期課程 水島宏太
自己紹介とか ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Agenda ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Javaバイトコードとは ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Hello, World!を逆アセンブルする public class Hello { public static void main(String[] args){ System.out.println("Hello, World!"); } } ↓ public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: getstatic #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 3: ldc #3; //String Hello, World! 5: invokevirtual #4; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 8: return
Hello, World!を読む ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
スタックマシン ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
スタックマシンの動作イメージ var pc: int var ops: byte[] ... while(pc < ops.length) { switch(ops[pc]) { case ADD: r = pop; l = pop; push(l + r); case SUB: r = pop; l = pop; push(l - r); case DIV: ... } pc++; }
型システム ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
実際の型と計算上の型とカテゴリ ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
実際の型と計算上の型とカテゴリ 2 double double 2 long long 1 returnAddress returnAddress 1 reference reference 1 float float 1 int int 1 int short 1 int char 1 int byte 1 int boolean カテゴリ 計算上の型 実際の型
命令の分類 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
ロード / ストア命令 (1) – 定数をオペランドスタックにロードする命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
bipush ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
ldc ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
ロード / ストア命令 (2) – ローカル変数の値をオペランドスタックにロードする ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
iload ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
fload ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
ロード / ストア命令 (3) – 値をローカル変数にストアする ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
istore ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
fstore ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
算術命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
iadd ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
lsub ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
型変換命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
i2l ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
i2b ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
配列関係の命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
newarray ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
arraylength ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
オブジェクトの生成・操作 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
new ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
getstatic ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
スタック管理命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
pop ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
dup ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
制御命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
goto ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
ifeq ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
例外のスロー ,[object Object],[object Object]
athrow ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
同期化命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
メソッド呼び出し関係の命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
invokestatic ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
invokevirtual ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
使われなくなった命令 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
クラスファイルベリファイア ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],ベリファイアがはねるプログラム (1) – スタックオーバーフロー .class public Overflow .super java/lang/Object .method public static main([Ljava/lang/String;)V .limit stack 2 LABEL: ldc &quot;Hello, World!&quot; goto LABEL return .end method
[object Object],[object Object],[object Object],ベリファイアがはねるプログラム (2) – 未初期化ローカル変数へのアクセス .class public Uninitialized .super java/lang/Object .method public static main([Ljava/lang/String;)V .limit stack 2 .limit locals 3 iload_1 return .end method
[object Object],[object Object],[object Object],ベリファイアがはねるプログラム (3) - 型エラー .class public Incompatible .super java/lang/Object .method public static main([Ljava/lang/String;)V .limit stack 2 ldc 3.5 ldc 4.0 iadd return .end method
[object Object],[object Object],[object Object],ベリファイアがはねるプログラム (4) - カテゴリ間違い .class public PopLong .super java/lang/Object .method public static main([Ljava/lang/String;)V .limit stack 3 invokestatic java/lang/System/currentTimeMillis()J pop ; pop2 なら OK ． pop はカテゴリ 1 の値しか pop できないが long はカテゴリ 2 return .end method
練習問題 ,[object Object],[object Object],import java.util.Scanner; public class CalcSum { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); while(scanner.hasNext()) { int result = 0; String[] line = scanner.nextLine().split(&quot;,&quot;); for(String element:line) result += Integer.parseInt(element); System.out.println(&quot;result:&quot; + result); } } }
練習問題 ,[object Object],public class CalcSum { ↓ Compiled from &quot;CalcSum.java&quot; public class CalcSum extends java.lang.Object{ public CalcSum(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object.&quot;<init>&quot;:()V 4: return
練習問題 ,[object Object],public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); ↓ public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #2; //class java/util/Scanner 3: dup 4: getstatic #3; //Field java/lang/System.in:Ljava/io/InputStream; 7: invokespecial #4; //Method java/util/Scanner.&quot;<init>&quot;:(Ljava/io/InputStream;)V 10: astore_1
練習問題 ,[object Object],while(scanner.hasNext()) { ↓ 11: aload_1 12: invokevirtual #5; //Method java/util/Scanner.hasNext:()Z 15: ifeq 97
練習問題 ,[object Object],int result = 0; String[] line = scanner.nextLine().split(&quot;,&quot;); ↓ 18: iconst_0 19: istore_2 20: aload_1 21: invokevirtual #6; //Method java/util/Scanner.nextLine:()Ljava/lang/String; 24: ldc #7; //String , 26: invokevirtual #8; //Method java/lang/String.split:(Ljava/lang/String;)[Ljava/lang/String; 29: astore_3 30: aload_3 31: astore 4
練習問題 ,[object Object],for(String element:line) result += Integer.parseInt(element); ↓ 33: aload 4 35: arraylength 36: istore 5 38: iconst_0 39: istore 6 41: iload 6 43: iload 5 45: if_icmpge 69 48: aload 4 50: iload 6 52: aaload 53: astore 7 55: iload_2 56: aload 7 58: invokestatic #9; //Method java/lang/Integer.parseInt:(Ljava/lang/String;)I 61: iadd 62: istore_2 63: iinc 6, 1 66: goto 41
練習問題 ,[object Object],System.out.println(&quot;result:&quot; + result); } } } ↓ 69: getstatic #10; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 72: new #11; //class java/lang/StringBuilder 75: dup 76: invokespecial #12; //Method java/lang/StringBuilder.&quot;<init>&quot;:()V 79: ldc #13; //String result: 81: invokevirtual #14; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 84: iload_2 85: invokevirtual #15; //Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder; 88: invokevirtual #16; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 91: invokevirtual #17; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 94: goto 11 97: return }
知っていると役に立つ ( かもしれない )javap のオプション ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
何が嬉しいの？ ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
まとめ ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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