JVM 的任何编译器是否使用“宽”转到？

Question

我想你们中的大多数人都知道这goto是 Java 语言中的保留关键字，但实际上并未使用。您可能还知道这goto是一个 Java 虚拟机 (JVM) 操作码。我认为所有的Java，Scala和科特林的复杂的控制流结构，在JVM的水平，使用的某种组合来实现goto和ifeq，ifle，iflt，等。

查看 JVM 规范https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html#jvms-6.5.goto_w我看到还有一个goto_w操作码。而goto采用 2 字节的分支偏移量，goto_w采用 4 字节的分支偏移量。该规范指出

尽管goto_w指令采用 4 字节的分支偏移量，但其他因素将方法的大小限制为 65535 字节（第 4.11 节）。此限制可能会在 Java 虚拟机的未来版本中提高。

在我看来goto_w，就像其他一些*_w操作码一样，它是面向未来的。但我也goto_w想到，也许可以将两个更重要的字节归零，两个不太重要的字节与 for 相同goto，并根据需要进行调整。

例如，给定这个 Java Switch-Case（或 Scala Match-Case）：

     12: lookupswitch  {
                112785: 48 // case "red"
               3027034: 76 // case "green"
              98619139: 62 // case "blue"
               default: 87
          }
      48: aload_2
      49: ldc           #17                 // String red
      51: invokevirtual #18
            // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
      54: ifeq          87
      57: iconst_0
      58: istore_3
      59: goto          87
      62: aload_2
      63: ldc           #19                 // String green
      65: invokevirtual #18
            // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
      68: ifeq          87
      71: iconst_1
      72: istore_3
      73: goto          87
      76: aload_2
      77: ldc           #20                 // String blue
      79: invokevirtual #18 
      // etc.

我们可以将其重写为

     12: lookupswitch  { 
                112785: 48
               3027034: 78
              98619139: 64
               default: 91
          }
      48: aload_2
      49: ldc           #17                 // String red
      51: invokevirtual #18
            // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
      54: ifeq          91 // 00 5B
      57: iconst_0
      58: istore_3
      59: goto_w        91 // 00 00 00 5B
      64: aload_2
      65: ldc           #19                 // String green
      67: invokevirtual #18
            // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
      70: ifeq          91
      73: iconst_1
      74: istore_3
      75: goto_w          91
      79: aload_2
      81: ldc           #20                 // String blue
      83: invokevirtual #18 
      // etc.

我实际上还没有尝试过这个，因为我可能在更改“行号”以适应goto_ws 时犯了一个错误。但是因为它在规范中，所以应该可以做到。

我的问题是编译器或其他字节码生成器是否有理由使用goto_w当前的 65535 限制，而不是表明它可以完成？

Answer 1

方法代码的大小可以高达 64K。

short 的分支偏移量goto是一个有符号的 16 位整数：从 -32768 到 32767。

因此，短偏移量不足以从 65K 方法的开头跳转到结尾。

甚至javac有时会发出goto_w. 下面是一个例子：

public class WideGoto {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1_000_000_000; ) {
            i += 123456;
            // ... repeat 10K times ...
        }
    }
}

反编译javap -c：

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: iconst_0
       1: istore_1
       2: iload_1
       3: ldc           #2
       5: if_icmplt     13
       8: goto_w        50018     // <<< Here it is! A jump to the end of the loop
          ...

Answer 2

没有理由使用goto_w时的分支融入一个goto。但是您似乎忽略了分支是相对的，使用带符号的偏移量，因为分支也可以向后移动。

在查看诸如 之类的工具的输出时，您不会注意到它javap，因为它会在打印之前计算生成的绝对目标地址。

所以goto的范围-327678 … +32767?并不总是足以解决0 … +65535范围内每个可能的目标位置。

比如下面的方法goto_w开头会有一条指令：

public static void methodWithLargeJump(int i) {
    for(; i == 0;) {
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } 
    }
}
static void x() {}

在 Ideone 上演示

public static void methodWithLargeJump(int i) {
    for(; i == 0;) {
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        try {x();} finally { switch(i){ case 1: try {x();} finally { switch(i){ case 1: 
        } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } 
    }
}
static void x() {}

Answer 3

目前看来，在一些编译器（在1.6.0和11.0.7试过），如果一个方法是足够大的永远需要goto_w，它采用专门goto_w。即使它有非常局部的跳转，它仍然使用 goto_w。