Java字节码指令:invokeinterface(0xB9)

invokeinterface 是 Java 字节码中的一条指令，用于调用接口方法。它在调用时根据对象的实际类型查找对应的方法实现，并执行它。invokeinterface 是为了解决多态性而引入的，因为接口的方法在编译时无法确定具体的实现类，因此需要在运行时进行查找。

invokeinterface(操作码) + n(常量池索引)+argc(参数个数)

• 操作码：0xB9
• 常量池索引：一个无符号的 16 位整数(范围 0 到 65,535 )，表示一个常量池索引。
• 参数个数：一个无符号的 8 位整数(范围 0 到 255 )，表示调用接口方法时传递的参数个数。这个参数个数是指方法的所有参数，包括显式声明的参数和隐式的对象引用（即this引用，指向调用接口方法的对象实例），计算示例：如果接口方法签名是void myMethod(int x)，那么invokeinterface指令的参数个数将是2（一个是this引用，一个是int参数 x ）。
• 功能：用于调用接口方法。
• 操作数栈：需要确保操作数栈必需保证栈内存在对象引用的值，并且包含与参数个数相匹配个数的参数值（包括零个、一个或者多个参数值），且对象引用的值先入栈然后参数值入栈，否则指令无法正常执行。
• 工作原理：

1. 解析操作数：使用操作数中的常量池索引，从常量池中找到对应的 CONSTANT_InterfaceMethodref 项，CONSTANT_InterfaceMethodref 项包含了接口名称、方法名称和方法描述符。
2. 弹出操作数栈中的数据：根据操作数中的参数个数字节从操作数栈中弹出方法所需数量的参数包括对象引用this。
3. 执行指令：首先，根据操作数栈中弹出的对象引用(即this)推导出对象运行时的实际对类型，在实际对象的类中查找与目标方法名称和描述符匹配的方法，如果该类没有实现该方法，则继续向上查找父类，直到找到匹配的方法。然后将对象引用和参数传递给找到的方法，并执行该方法的字节码指令。最后根据方法描述符提供的返回类型信息判断方法是否需要返回值，如果方法有返回值，则将返回值压入操作数栈，等待后续指令处理。

• 示例:

invokeinterface #4, 1  //这条指令将用于调用常量池中索引为 #4 位置上关联的接口方法, 1 表示该方法参数的数量为 1 个(即this)。

使用示例

假设我们有以下Java代码：

public void exampleMethod() {
        ArrayList arrayList=new ArrayList<String>();
        arrayList.add("添加arrayList");
        List list=arrayList;
        list.add("添加list");
    }

编译成字节码后，相关部分可能如下：

0:  new             #2    // 创建一个新的 ArrayList 实例
3:  dup                   // 复制栈顶的引用（用于构造方法）
4:  invokespecial   #3    // 调用 ArrayList 的构造方法
7:  astore_1              // 将 ArrayList 对象存储到局部变量 1（arrayList）
8:  aload_1               // 将局部变量 1（arrayList）加载到栈顶
9:  ldc             #4    // 将字符串常量 "添加arrayList" 加载到栈顶
12: invokevirtual   #5    // 调用 ArrayList 的 add 方法
15: pop                   // 弹出栈顶的 32 位数据 (即布尔值)
16: aload_1               // 将局部变量 1（arrayList）加载到栈顶
17: astore_2              // 将 ArrayList 对象存储到局部变量 2（list）
18: aload_2               // 将局部变量 2（list）加载到栈顶
19: ldc             #6    // 将字符串常量 "添加list" 加载到栈顶
22: invokeinterface #7,2  // 调用 List 的 add 方法
27: pop                   // 弹出栈顶的 32 位数据 (即布尔值)
26: return                // 方法结束，返回

解释：

1. new #2：创建一个新的 ArrayList 对象。#2 是指向 ArrayList 类的常量池索引。
2. dup：复制栈顶的对象引用，以便用于构造方法调用。
3. invokespecial #3：调用 ArrayList 的构造方法来初始化新对象。#3 是构造方法的常量池索引。
4. astore_1：将新创建的 ArrayList 对象存储到局部变量表的索引 1 中（即 arrayList）。
5. aload_1：将局部变量 1（arrayList）的引用加载到操作数栈顶。
6. ldc #4：将字符串常量 "添加arrayList" 加载到操作数栈顶。#4 是常量池中对应字符串的索引。
7. invokevirtual #5：调用 ArrayList 的 add 方法(对象的非静态方法)，将 "添加arrayList" 添加到列表中。#5 是 add 方法的常量池索引。
8. pop：弹出栈顶的 32 位数据 (即布尔值)，即之前调用对象的非静态方法,该方法压入操作数栈中的方法返回值。
9. aload_1：将局部变量 1（arrayList）加载到操作数栈顶。
10. astore_2：将操作数栈中的引用存储到局部变量表的索引 2 中（即 list）。
11. aload_2：将局部变量 2（list）的引用加载到操作数栈顶。
12. ldc #6：将字符串常量 "添加list" 加载到操作数栈顶。#6 是常量池中对应字符串的索引。
13. invokeinterface #7,2：调用 List 的 add 方法(接口方法)，将 "添加list" 添加到列表中。#7 是 add 方法的常量池索引。2 是传递的参数个数（即 "添加list"和对象引用this）。
14. pop：弹出栈顶的 32 位数据 (即布尔值)，即之前调用对象的非静态方法,该方法压入操作数栈中的方法返回值。
15. return：结束方法的执行并返回（由于方法的返回类型为 void，不需要返回值）。