上一篇專欄中，我們已經(jīng)了解了基本的流程結(jié)構(gòu)。這篇專欄將詳細(xì)描述Java中其他的流程結(jié)構(gòu)。

一.異常捕獲結(jié)構(gòu)

在平常我們使用流程結(jié)構(gòu)時(shí)，除了選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)外，使用最多的大概就是異常捕獲結(jié)構(gòu)了。

異常捕獲結(jié)構(gòu)的寫入都使用了visitTryCatchBlock方法（內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)是JSR和RET字節(jié)碼），它需要早于其他所有字節(jié)碼寫入，也就是在方法寫入一開始就要定義。它的定義如下：

其中，start是try塊開始的標(biāo)簽；end是try結(jié)束后的標(biāo)簽（try的范圍不包括這個(gè)標(biāo)簽）；handler是try塊內(nèi)拋出Throwable對(duì)象后跳轉(zhuǎn)到的標(biāo)簽，即相應(yīng)的catch塊標(biāo)簽；type是catch接受的異常類型，要求傳入異常類的全限定名（例外是finally塊）。

在講述完整的try-catch-finally塊之前，我們先來看看普通的try-catch塊怎么寫入。

普通的try-catch塊類似這樣：

對(duì)于一個(gè)指定的try塊，可能有多個(gè)catch塊和它對(duì)應(yīng)。每一個(gè)catch塊都需要用一次visitTryCatchBlock聲明。對(duì)于catch塊對(duì)應(yīng)的跳轉(zhuǎn)標(biāo)簽?zāi)繕?biāo)，它的棧幀信息應(yīng)該和try塊前的局部變量相同，但是操作棧上有一個(gè)對(duì)應(yīng)的異常對(duì)象。下面給出了使用try-catch塊的例子：

使用asm寫入如下（注：javac編譯時(shí)生成的字節(jié)碼和這里不太一樣——它會(huì)把已經(jīng)在操作棧上的Throwable對(duì)象先存入局部變量，這是為了輸出文件的行號(hào)。而這里我們選擇直接忽視棧上的Throwable對(duì)象）：

那么multi-catch語句呢？

multi-catch可以看做幾個(gè)catch塊被共用，這時(shí)棧幀信息上的操作棧壓入的是multi-catch中所有異常類的共有超類。例如一個(gè)multi-catch塊能捕獲NumberFormatException和NullPointerException，它的字節(jié)碼寫入如下：

說完了try-catch，我們再看看try-finally語句。

finally其實(shí)類似catch，它們都會(huì)在操作棧上壓入Throwable對(duì)象（如果產(chǎn)生了異常），但是它是無跳轉(zhuǎn)條件（null）的，無論是否出現(xiàn)異常都會(huì)執(zhí)行一次finally，即代碼流必須經(jīng)過finally。如果try塊內(nèi)包含return，也必須先執(zhí)行finally的內(nèi)容之后再執(zhí)行return。如果finally中含有return，則try內(nèi)的所有return將被忽略，通常IDE會(huì)對(duì)這種情況給出警告。

在finally執(zhí)行之后，如果是沒有發(fā)生異常進(jìn)入finally，則正常向下運(yùn)行；如果是因?yàn)楫惓＿M(jìn)入了finally，那么在finally執(zhí)行之后必須拋出異?！@就意味著你必須把finally的字節(jié)碼重復(fù)兩遍，一次沒有異常進(jìn)入finally，一次發(fā)生異常進(jìn)入finally。

下面是一個(gè)例子：

asm寫入（javac編譯還是不是這樣，但是運(yùn)行結(jié)果是一樣的。javac會(huì)讓一行語句的執(zhí)行前后操作棧是空，所以在labelReturn前會(huì)進(jìn)行ISTORE，在IRETURN前ILOAD）：

接下來，我們把try-catch和try-finally整合到一起。

finally塊的意義是無論發(fā)生什么異常都要保證執(zhí)行，所以catch塊的異常也會(huì)被finally接受。也就是說，一個(gè)完整的try-catch-finally語句需要次visitTryCatchBlock，并且需要重復(fù)finally塊字節(jié)碼次。（其中是catch塊的數(shù)量）

下面是個(gè)整合的例子：

asm寫入：

除了try-catch、multi-catch、try-finally、try-catch-finally結(jié)構(gòu)外，還有一種結(jié)構(gòu)：try-with-resources。這種結(jié)構(gòu)要求一個(gè)AutoClosable的對(duì)象在try后的語句中初始化：

它可以轉(zhuǎn)化為普通的try-catch-finally塊，類似于這樣（javac編譯之后內(nèi)部不是這樣，這里是將執(zhí)行流程強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為可讀Java源碼）：

使用try-with-resources結(jié)構(gòu)寫入字節(jié)碼的時(shí)候，只要記住每一個(gè)出口都會(huì)進(jìn)行一次帶try-catch的close就可以。由于這種結(jié)構(gòu)很復(fù)雜且代碼量巨大，就不舉例子了。

二.switch多分支結(jié)構(gòu)

在一些情況下，if...else if...else結(jié)構(gòu)非常的長，這時(shí)我們可以用switch替代。最簡單的switch是鍵為整形數(shù)字常量（可以用int表示的）的，類似于這樣：

在寫入switch中，我們有兩個(gè)方法可以選擇：

它們的相同之處是：它們都需要操作棧頂上有一個(gè)int類型的值。它們的不同之處在于它們對(duì)于鍵值的存儲(chǔ)方式和使用的字節(jié)碼：

• visitTableSwitchInsn寫入的鍵值是一個(gè)連續(xù)的數(shù)組——一個(gè)的一個(gè)整形數(shù)字?jǐn)?shù)組。如果switch中沒有中間的某些鍵值，那么這些鍵值會(huì)和dflt一致，即default的標(biāo)簽（如果沒有default塊，則dflt應(yīng)該指向switch結(jié)束后的第一條語句）。它使用TABLESWITCH字節(jié)碼。

• visitLookupSwitchInsn要求傳入一個(gè)switch鍵值的數(shù)組，數(shù)組內(nèi)的數(shù)字要從小到大排序。labels數(shù)組的長度要與keys一致。dflt也是指向default或者switch結(jié)束后的第一條語句的標(biāo)簽。它使用LOOKUPSWITCH字節(jié)碼。
  

回到最簡單的switch上來。我們需要按照鍵值的特性選擇我們的寫入方式：

• 如果switch內(nèi)的鍵值差異小，并且鍵值組成一個(gè)連續(xù)整數(shù)數(shù)組的空缺不超過6個(gè)，則使用visitTableSwitchInsn

• 如果switch內(nèi)的鍵值差異大，則使用visitLookupSwitchInsn

先看個(gè)簡單的小例子：

可以看到，鍵值組成了一個(gè)連續(xù)的整數(shù)數(shù)組，所以這里我們應(yīng)該使用visitTableSwitchInsn。

這是對(duì)于switch最簡單的一種清況之一。因?yàn)閎yte、short、char在JVM內(nèi)解釋為int，所以這些步驟基本相同。

switch語句還可以用于枚舉類型，下面我們定義了一個(gè)枚舉，并使用了它：

枚舉類型不能直接作為兩種switch字節(jié)碼的參數(shù)，它必須先變?yōu)橐粋€(gè)int才能傳入字節(jié)碼。為此，javac在編譯的時(shí)候會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)部類，用于保存這個(gè)類里面出現(xiàn)的所有使用枚舉對(duì)象switch的一個(gè)映射表。對(duì)于我們定義的TestEnum，它對(duì)應(yīng)的映射類應(yīng)該像這樣（假設(shè)我們方法定義的類是Test）：

這個(gè)內(nèi)部類中含有所有在這個(gè)類中出現(xiàn)的枚舉對(duì)象，每個(gè)枚舉類都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)字段，命名為“$SwitchMap$+.替換成$的類型名”，它們的長度是對(duì)應(yīng)枚舉類枚舉字段的數(shù)量，按照ordinal大小排序?qū)?-n寫入數(shù)組（n是本類使用了多少個(gè)這個(gè)類的枚舉字段）。

接下來，switch的傳入方式也發(fā)生了變化：

那么之前給出的例子我們可以用asm寫入為：

如果是我們自己寫入asm，推薦不要用這種方式寫入——畢竟太麻煩了。最好的方案是使用Enum::ordinal獲取序號(hào)對(duì)序號(hào)進(jìn)行switch，而不是存一個(gè)新的表。

除了枚舉和基本int之外，switch還允許字符串傳入。下面就是一個(gè)例子：

很明顯，String不能直接轉(zhuǎn)換成為int。在String中，hashCode這個(gè)方法可以讓我們將字符串映射到int上，這樣就能把它作為鍵值。但是還有一個(gè)問題需要解決：String和int不能一一對(duì)應(yīng)——不同的字符串可能有相同的hashCode，例如“ddnqavbj”和“166lr735ka3q6”的哈希碼值都為0。因此，javac在編譯時(shí)將這個(gè)switch塊拆開為兩個(gè)，并使用一個(gè)臨時(shí)量保存字符串的映射。這樣，上面的例子就變成了下面這樣：

按照上面的Java代碼，我們能用asm將它寫入：

最后來看看Java 14新加的增強(qiáng)型switch。

首先，增強(qiáng)型switch可以返回一個(gè)值賦給變量或者進(jìn)行操作：

這種操作的本質(zhì)還是和上面的一樣，下面是展開增強(qiáng)型switch但是不展開String轉(zhuǎn)換的結(jié)果：

另一種增強(qiáng)型switch使用了yield關(guān)鍵字：

它的原理也和上面差不多：

這篇專欄到這里就結(jié)束了（最后不寫例子主要是因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)需要的代碼量太大了）。

這回一共講了4個(gè)字節(jié)碼，加上以前的一共190個(gè)。

這篇文章也同步到了博客上，也可以去那里閱讀。（排版有些不同，但是內(nèi)容一樣）

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下一期 Java ASM詳解：MethodVisitor與Opcode（五）invokedynamic、方法引用、BSM