从字节码角度分析一波 Spring 源码中隐藏知识点！
你知道的越多，不知道的就越多，业余的像一棵小草！
你来，我们一起精进！你不来，我和你的竞争对手一起精进！
编辑：业余草
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一、背景
这周一我面试了一个 Java 程序员，工作了 6 年了。我问的第一个问题就是“Redis 能用来做什么？你们系统中使用了 Redis 的哪些功能？”，他回答说是缓存。
缓存确实是 Redis 使用最多的领域。可当我再进一步问“还有呢？”，他想了一会说：“分布式锁”。然后我就分布式锁再深入问下去，他开始摇头：我们项目里面 Redis 的锁方法都是别人（应该是架构师）封装好的，拿过来直接使用，内部细节没有去了解过，也没有必要了解。
然后我和他说了，Redis 有很多使用场景，参考《面试官：说出16个Redis常见的使用场景！》。
然后我和他讲了庖丁解牛和蛮夫剁骨头的故事，他认为船到桥头自然直，他没有用和学 Redis 的这些功能是因为项目中没用使用的场景和必要。
可能很多人会觉得没必要，因为平时开发用不到，而且不学这个也没耽误学习。
但是这里分享一点感悟，即人总是根据自己已经掌握的知识和技能来解决问题的。
这里有个悖论，有时候你觉得有些技术没用恰恰是因为你没有熟练掌握它，遇到可以使用它的场景你根本想不到用。
从生活的角度来讲
如果你是一个非计算机专业的学生，你老师给你几张图书的拍照，大概 3000 字，让你打印成文字。
你打开电脑，噼里啪啦一顿敲，搞了一下午干完了。
如果你知道语音输入，那么你可能采用语音输入的方式，30 分钟搞定。
如果你了解 OCR 图片文字识别，可能 5 分钟搞定。
不同的方法，带来的效果完全不同。然而最可怕的是，你不会语音输入或者 OCR，你不会觉得自己少了啥。
OCR 识别绝对不是你提高点打字速度可以追赶上的。
学习 Java 的角度
很多人学习知识主要依赖百度，依赖博客，依赖视频和图书，而且这些资料质量参差不齐，而且都是别人理解之后的结果。
比如你平时不怎么看源码，那么你就很少能将源码作为你学习的素材，只能依赖博客、图书、视频等。
如果你平时喜欢看源码，你会对源码有自己的理解，你会发现源码对你的学习有很多帮助。
如果你平时不怎么用反编译和反汇编，那么你更多地只能依赖源码，依赖调试等学习知识，而不能从字节码层面来学习和理解知识。
当你慢慢熟练读懂虚拟机指令，你会发现你多了一个学习知识的途径。
昨天的文章
昨天我发的那篇文章（Java For循环的十一种优化方案！），里面也有很多知识点，但是很多人看不上，因为单个优化的效果并不明显。但是你要知道 HikariCP 之所以成为最快的数据库，就是因为作者的重点细小优化做到的。
LongAdder 之所以性能牛叉（面试官：为什么LongAdder性能比long还快），也是因为作者不但的研究和突破，分而治之的通过细微的调整，将 AtomicLong 远远甩在身后，而作者的论文也在业界享有盛誉！
人总是不愿意离开舒适区的
很多人在学习新知识时，总是本能地抵触。会找各种理由不去学，“比如暂时用不到”，“学了没啥用”，“以后再说”。
甚至认为这是在浪费时间。
为什么要学习字节码？
这几年我 Watch 了不少知名开源框架，通过它们，我学习了一些 JVM 字节码的知识(深入理解JVM方法调用的内部机制)，虽然不算精通，但是读字节码起来已经不太吃力。
因此，我认为学会字节码可以从比源码更深的层面去学习 Java 相关知识。
虽然不可能所有问题都用字节码的知识来解决，但是它给你一个学习的途径。
比如通过字节码的学习你可以更好地理解 Java中各种语法和语法糖背后的原理，更好地理解多态等语言特性。
语法糖
下面通过举一个简单的例子，来说明学习字节码的作用。
public class ForEachDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
data.add("a");
data.add("b");
for (String str : data) {
System.out.println(str);
}
}
}
编译：javac ForEachDemo.java
反汇编：javap -c ForEachDemo
public class com.imooc.basic.learn_source_code.local.ForEachDemo {
public com.imooc.basic.learn_source_code.local.ForEachDemo();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: new #2 // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: ldc #4 // String a
11: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
16: pop
17: aload_1
18: ldc #6 // String b
20: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
25: pop
26: aload_1
27: invokeinterface #7, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
32: astore_2
33: aload_2
34: invokeinterface #8, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
39: ifeq 62
42: aload_2
43: invokeinterface #9, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
48: checkcast #10 // class java/lang/String
51: astore_3
52: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
55: aload_3
56: invokevirtual #12 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
59: goto 33
62: return
}
我们可以清晰地看到 foreach 循环底层用到了迭代器实现，甚至可以逆向脑补出对应的 Java 源码(大家可以尝试根据字节码写出等价的源码)。
读源码遇到的一个问题
我们在读源码时经常会遇到类似下面的这种写法。
org.springframework.boot.web.servlet.context.ServletWebServerApplicationContext#startWebServer中的源码：
private WebServer startWebServer() {
WebServer webServer = this.webServer;
if (webServer != null) {
webServer.start();
}
return webServer;
}
在函数中声明一个和成员变量同名的局部变量，然后将成员变量赋值给局部变量，再去使用。
看似很小的细节，隐含着一个优化思想。
可能有些人读过某些文章有提到（为什么我们总得看到一个文章学会一个知识？如果没看到怎么办？），更多的人可能并不能理解有什么优化。
模拟
普通的语法糖这里就不做过多展开，重点讲讲第二个优化的例子。
模仿上述写法的例子：
public class LocalDemo {
private List<String> data = new ArrayList<>();
public void someMethod(String param) {
List<String> data = this.data;
if (data != null && data.size() > 0 && data.contains(param)) {
System.out.println(data.indexOf(param));
}
}
}
编译：javac LocalDemo.java
反汇编：javap -c LocalDemo
public class com.imooc.basic.learn_source_code.local.LocalDemo {
public com.imooc.basic.learn_source_code.local.LocalDemo();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: new #2 // class java/util/ArrayList
8: dup
9: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
12: putfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
15: return
public void someMethod(java.lang.String);
Code:
0: aload_0
1: getfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
4: astore_2
5: aload_2
6: ifnull 41
9: aload_2
10: invokeinterface #5, 1 // InterfaceMethod java/util/List.size:()I
15: ifle 41
18: aload_2
19: aload_1
20: invokeinterface #6, 2 // InterfaceMethod java/util/List.contains:(Ljava/lang/Object;)Z
25: ifeq 41
28: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
31: aload_2
32: aload_1
33: invokeinterface #8, 2 // InterfaceMethod java/util/List.indexOf:(Ljava/lang/Object;)I
38: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
41: return
}
此时局部变量表中 0 为 this，1 为 param 2 为 局部变量 data。
直接使用成员变量的例子：
public class ThisDemo {
private List<String> data = new ArrayList<>();
public void someMethod(String param) {
if (data != null && data.size() > 0 && data.contains(param)) {
System.out.println(data.indexOf(param));
}
}
}
编译：javac ThisDemo.java
反汇编：javap -c ThisDemo
public class com.imooc.basic.learn_source_code.local.ThisDemo {
public com.imooc.basic.learn_source_code.local.ThisDemo();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: new #2 // class java/util/ArrayList
8: dup
9: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
12: putfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
15: return
public void someMethod(java.lang.String);
Code:
0: aload_0
1: getfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
4: ifnull 48
7: aload_0
8: getfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
11: invokeinterface #5, 1 // InterfaceMethod java/util/List.size:()I
16: ifle 48
19: aload_0
20: getfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
23: aload_1
24: invokeinterface #6, 2 // InterfaceMethod java/util/List.contains:(Ljava/lang/Object;)Z
29: ifeq 48
32: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
35: aload_0
36: getfield #4 // Field data:Ljava/util/List;
39: aload_1
40: invokeinterface #8, 2 // InterfaceMethod java/util/List.indexOf:(Ljava/lang/Object;)I
45: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
48: return
}
此时局部变量表只有两个，即 this 和 param。
大家也可以通过 javap -c -v 来查看更详细信息，本例截图中用到 IDEA 插件为jclasslib bytecode viewer。
分析
通过源码其实我们并不能很好的理解到底优化了哪里。
我们分别对两个类进行编译和反汇编后可以清晰地看到：第一个例子代码多了一行，反而反编译后的字节码更短。
第二个例子反编译后的字节码比第一个例子长在哪里呢？
我们发现主要多在：getfield #4 // Field data:Ljava/util/List;这里。
即每次获取 data 对象都要先aload_0然后再getfield指令获取。
第一个例子通过astore_2将其存到了局部变量表中，每次用直接aload_2直接从局部变量表中加载到操作数栈。
从而不需要每次都从 this 对象中获取这个属性，因此效率更高。
这种思想有点像写代码中常用的缓存，即将最近要使用的数据先查一次缓存起来，使用时优先查缓存。
「本质上体现了操作系统中的时间局部性和空间局部性的概念（不懂的话翻下书或百度下）」。
「因此通过字节码的分析，通过联系实际的开发经验，通过联系专业知识，这个问题我们就搞明白了。」
另外也体现了用空间换时间的思想。
知识只有能贯穿起来，理解的才能更牢固。
此处也体现出专业基础的重要性。
另外知识能联系起来、思考到本质，理解才能更深刻，记忆才能更牢固，才更有可能灵活运用。
四、总结
这只是其中一个非常典型的例子，学习 JVM 字节码能够给你一个不一样的视角，让你多一个学习的途径。
可能很多人说自己想学但是无从下手，这里推荐大家先看《深入理解Java虚拟机》，然后结合《Java虚拟机规范》，平时多敲一下 javap 指令，慢慢就熟悉了，另外强力推荐jclasslib bytecode viewer插件，该插件可以点击指令跳转到 Java 虚拟机规范对该指令的介绍的部分，对学习帮助极大。
很多人可能会说，学这个太慢。
的确，急于求成怎么能学的特别好呢？厚积才能薄发，耐不住寂寞怎么能学有所成呢。
本文通过这其中一个例子让大家理解，JVM字节码可以帮助大家理解Java的一些语法（篇幅有限，而且例子太多，这里就不给出了，感兴趣的同学自己尝试），甚至帮助大家学习源码。
试想一下，如果你认为学习字节码无用，甚至你都不了解，你怎么可能用它来解决问题呢？
「你所掌握的知识帮助你成长由限制了你的成长，要敢于突破舒适区，给自己更多的成长机会。」
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