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譯：http://www.javaworld.com/article/2077305/learn-java/objects-and-arrays.html

歡迎來到“Under The Hood”第五期。本期我們來看看JVM中處理物件和陣列的位元組碼。你可能需要閱讀往期的文章才能更好的理解本文。

面向物件的機器

JVM中的資料有3種形式：物件（object），物件引用（object reference）和原始型別（primitive type）。物件存放在垃圾收集堆中；物件引用和原始型別，根據它們作用域範圍的不同，分別存放在不同的地方：作為本地變數，存放在Java棧中；作為例項變數，存放在垃圾收集堆上；作為類變數，存放在方法區上。

在JVM中，垃圾收集堆上只能給物件分配記憶體空間。原始型別，除了作為物件的一部分，沒有其他方式可以給它在堆上分配空間。在需要物件引用的地方，如果你想使用原始型別，你可以給原始型別分配java.lang包中相應的包裝物件。只有物件引用和原始型別可以作為本地變數，存放在Java棧中，物件是不可能存放在棧中的。

JVM中，物件和原始型別在架構上的分離，體現在Java程式語言中就是：物件不能被宣告成本地變數，只有物件引用才行。在宣告時，物件引用不會指向具體物件，只有引用被顯式的初始化之後（指向已存在物件，或者通過new關鍵字建立新物件），引用才會指向實際物件。

在JVM指令集中，除了陣列，所有的物件都通過相同的操作符集來例項化和訪問。在Java中，陣列也是物件，並且就像Java程式中任何其他物件一樣，是動態建立的。陣列引用可以用在任何需要Object型別的引用的地方，Object中的任何方法，都可以在陣列上呼叫。但是，在JVM裡，陣列是使用有別於物件的特殊位元組碼來處理的。

就像任何其他物件一樣，陣列不能被宣告為本地變數；只有陣列引用可以。陣列物件本身，總是包含一組原始型別或者一組物件引用。如果你宣告一個物件陣列，你會得到一組物件引用。物件們自己必須用new顯式建立，並被賦值給陣列的元素。

處理物件的位元組碼

例項化新物件是通過操作碼new來實現的，它需要2個單位元組的運算元。這2個單位元組運算元合併成16位的常量池索引。常量池中對應的元素給出了新物件的型別資訊。就像下面所展示的，JVM在堆上建立新的物件例項，並把它的引用壓入棧中。

接下來的表格，列出了存取物件欄位（field）的位元組碼。操作符putfield和getfield只負責處理例項變數。靜態變數使用putstatic和getstatic訪問，這個我們待會再說。操作符putfield和getfield都有2個單位元組運算元，它們合併成16位的常量池索引。相應的常量池位置上存放著關於欄位的型別，大小和偏移量的資訊。putfield和getfield都會從棧中取得操作物件的引用。putfield從棧上獲取所要賦給例項變數的值，而getfield則把取到的例項變數的值壓進棧中。

如下表所示，靜態變數通過putstatic和getstatic來訪問。它們所擁有的2個單位元組的運算元，會由JVM合併成16位的常量池索引。對應的常量池位置上存有靜態變數的相關資訊。由於靜態變數不跟任何物件關聯，putstatic和getstatic也不會使用物件引用。putstatic從棧中取得所要附給靜態變數的值，而getstatic則把靜態變數的值壓入棧中。

下面的操作碼用來檢查棧頂的物件引用，是不是指向由運算元所索引的類或介面的例項。

當物件不是指定類或介面的例項時，checkcast指令會丟擲CheckCastException異常；反之，checkcast什麼也不做，物件引用仍保留在棧頂，繼續執行下一個指令。checkcast指令保證了執行時的型別轉換是安全的，它是JVM安全系統的一部分。

instanceof指令彈出棧頂的物件引用，最後把true或false壓入棧中。如果物件確實是指定類或介面的例項，則把true入棧；反之，false入棧。instanceof指令實現了Java語言中的instanceof關鍵字，它允許程式設計師測試一個物件是不是某個類或介面的例項。

處理陣列的位元組碼

可以通過指令newarray，anewarray，和multianewarray例項化陣列。

newarray用來建立原始型別的陣列，具體型別由它的單位元組運算元指定。它可以建立的陣列型別有byte，short，char，int，long，float，double和boolean。

anewarray建立物件引用陣列，它的2個單位元組運算元合併成16位常量池索引，由此獲取到要建立的包含在陣列中的物件型別資訊。anewarray為陣列中的物件引用分配控制元件，並把它們都設定為null。

multianewarray用來分配多維陣列（陣列的陣列），可以通過重複呼叫newarray和anewarray來實現。multianewarray指令只是簡單的把建立多維陣列的多條位元組碼壓縮成一個指令。它的開頭2個單位元組運算元合併成常量池索引，由此獲取多維陣列中的物件型別。第3個單位元組運算元指明瞭多維陣列的維數。至於每維的陣列大小需從棧上獲取。該指令為多維陣列中所有的陣列分配空間。

下表列出的指令把棧頂的陣列引用彈出，把它的長度壓入棧中。

下面的操作碼獲取陣列中的元素。陣列索引和陣列引用從棧上彈出，陣列中指定索引處的值被壓入棧中。

下表列出了把值存入陣列元素中的操作碼。值、索引和陣列引用均從棧頂彈出。