编译后 Java 对象引用变量类型会发生什么情况

Question

我不记得在Java字节码中看到过任何引用变量类型的概念。我对类型擦除略知一二，但这个术语似乎与泛型紧密相关，而我的问题是关于一般的对象引用变量。Java对象引用变量类型在编译中幸存下来吗？还是变量类型只是帮助编译器帮助开发人员检查代码是否有意义？如果引用变量类型在编译中幸存下来，它们出现在字节码中的什么位置？

编辑：请允许我在此感谢你所作的宝贵贡献。为了进一步缩小我的想法，我想添加一个例子：

Object o = "foo";

在字节码中，变量 o 及其类型（对象）是否会在任何地方表示并在运行时读取？

Answer 1

是的，字节码也是类型安全的。首先，有一条名为checkcast的字节码指令，每次向下投射时都会使用：

Object obj = "abc";
String s = (String)obj;

翻译成：

aload_1       
checkcast     #3                  // class java/lang/String
astore_2   

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其次，invokevirtual和其他人期望给定类型的对象。如果您传递了错误的类型，JVM 将拒绝加载此类。我认为这在Java语言中是无法实现的，所以我做了一些黑客攻击。以下代码：

Integer x = 1;
String s = "abc";
int len = s.length();

翻译成：

   0: iconst_1      
   1: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
   4: astore_1      
   5: ldc           #3                  // String abc
   7: astore_2      
   8: aload_2       
   9: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.length:()I
  12: istore_3      

请注意加载s局部变量的指令8。使用十六进制编辑器，我用aload_1替换了aload_2，从而尝试在Integer对象（x局部变量）上调用String.length()：

$ java Test
Exception in thread "main" java.lang.VerifyError: 
  Bad type on operand stack in method Test.main([Ljava/lang/String;)V at offset 9

只是如果你好奇，如果你禁用类验证，地狱就会崩溃：

$ java -Xverify:none Test
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
  at java.lang.String.length(String.java:623)
  at Test.main(Test.java:6)

可能会更糟。

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最后但并非最不重要的一点是，有很多操作码专用于特定的基元（浮点数、双精度数、整数等）。

Answer 2

JVM加载的所有字节码都经过静态类型检查，以确保其安全。如果没有类型检查，恶意字节码可能只是将 int 视为指针并入侵 VM。

但是，仅仅因为字节码是类型安全的并不意味着它具有显式类型。相反，每个值都有一个由类型推断确定的隐式类型。（从 Java 7 开始，还必须在每个基本块的开头包含指定所有内容的类型的元数据，从而使类型推断任务变得更加容易）。

请注意，虽然所有内容都经过类型检查，但规则比 Java 更宽松。例如，在字节码中，没有布尔值、字节、字符或短局部变量这样的东西。它们都被编译为整数。因此，例如，您可以拥有一个不等于 true 或 false 的布尔值。此外，在对接口调用方法之前，不会检查接口，因此接口变量实际上可以容纳任意对象。最后，热点虚拟机允许您自由混合字节[]和布尔值[]。

Answer 3

字段

类型在字段描述符中编码。

局部变量的类型可以编码到 LocalVariableTable 属性（或泛型类型的 LocalVariableFieldTypeTable 属性）中，并且在面向 Java 6 的类文件中，必须在 StackMapTable 属性中编码。对于较旧的类文件，JVM 将使用类型推断来验证字节码的类型正确性。

因此，虽然您是正确的，字段和变量的类型不是用字节码表示的，但它们在类文件中（至少对于面向 Java 6 或更高版本的类文件）。