面试官问我instanceof关键字是如何实现的？结果被我一篇论文唬住了！
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2022-04-18 05:58
小二那天去面试，碰到了这个问题：“instanceof 关键字是如何实现的？”面试官希望他能从底层来分析一下，结果小二没答上来，就来问我。
我唯唯诺诺，强装镇定，只好把 R 大的一篇回答甩给了他，并且叮嘱他：“认认真真看，玩完后要是还不明白，再来问我。。。”
作者：RednaxelaFX，整理：沉默王二，链接：https://www.zhihu.com/question/21574535/answer/18998914
场景一：月薪 3000 元一下的码农职位
用 Java 伪代码来表现instanceof关键字在Java语言规范所描述的运行时语义，是这样的：
// obj instanceof T
boolean result;
if (obj == null) {
result = false;
} else {
try {
T temp = (T) obj; // checkcast
result = true;
} catch (ClassCastException e) {
result = false;
}
}
用中文说就是：如果有表达式 obj instanceof T，那么如果 obj 不为 null 并且 (T) obj 不抛 ClassCastException 异常则该表达式值为 true ，否则值为 false 。
如果面试官说“这不是废话嘛”，进入场景二。
场景二：月薪6000-8000的Java研发职位
JVM有一条名为 instanceof 的指令，而Java源码编译到Class文件时会把Java语言中的 instanceof 运算符映射到JVM的 instanceof 指令上。
javac是这样做的：
instanceof 是javac能识别的一个关键字，对应到Token.INSTANCEOF的token类型。做词法分析的时候扫描到"instanceof"关键字就映射到了一个Token.INSTANCEOF token。 该编译器的抽象语法树节点有一个JCTree.JCInstanceOf类用于表示instanceof运算。做语法分析的时候解析到instanceof运算符就会生成这个JCTree.JCInstanceof类型的节点。 中途还得根据Java语言规范对instanceof运算符的编译时检查的规定把有问题的情况找出来。 到最后生成字节码的时候为JCTree.JCInstanceof节点生成instanceof字节码指令。
回答到这层面就已经能解决好些实际问题了，如果面试官还说，“这不还是废话嘛”，进入场景三。
场景三：月薪10000的Java高级研发职位
先简单介绍一下instanceof的字节码：
操作：确定对象是否为给定的类型 指令格式：instanceof|indexbyte1|indexbyte2 指令执行前后的栈顶状态： ……，objectref=> ……，result
再简单描述下：indexbyte1和indexbyte2用于构造对当前类的常量池的索引，objectref为reference类型，可以是某个类，数组的实例或者是接口。
基本的实现过程：对indexbyte1和indexbyte2构造的常量池索引进行解析，然后根据java规范判断解析的类是不是objectref的一个实例，最后在栈顶写入结果。
基本上就是根据规范来 YY 下实现，就能八九不离十蒙混过关了。
如果面试官还不满意，进入场景四。
场景四：月薪10000以上的Java资深研发职位
这个岗位注重性能调优什么的，R 大说可以上论文了：
https://dl.acm.org/doi/10.1145/583810.583821
论文我也看不懂，所以这里就不 BB 了。（逃
篇论文描述了HotSpot VM做子类型判断的算法，这里简单补充一下JDK6至今的HotSpot VM实际采用的算法：
S.is_subtype_of(T) := {
int off = T.offset;
if (S == T) return true;
if (T == S[off]) return true;
if (off != &cache) return false;
if ( S.scan_secondary_subtype_array(T) ) {
S.cache = T;
return true;
}
return false;
}
HotSpot VM的两个编译器，Client Compiler (C1) 与 Server Compiler (C2) 各自对子类型判断的实现有更进一步的优化。实际上在JVM里，instanceof的功能就实现了4份，VM runtime、解释器、C1、C2各一份。
VM runtime的：
http://hg.openjdk.java.net/jdk7u/jdk7u/hotspot/file/tip/src/share/vm/oops/oop.inline.hpp
分享的最后，二哥简单来说一下。
这个问题涉及语法细节，涉及jvm实现，涉及编译器，还涉及一点点数据结构设计，比较考验一个 Java 程序员的内功，如果要回答到论文的程度，那真的是，面试官也得提前备好知识点，不然应聘者的回答啥也听不懂就挺尴尬的。
反正 R 大回答里的很多细节我都是第一次听，逃了逃了。。。。。。
没有什么使我停留——除了目的，纵然岸旁有玫瑰、有绿荫、有宁静的港湾，我是不系之舟。
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