跳至主要內容

Java中的instanceof关键字是如何实现的？

沉默王二Java核心Java重要知识点约 1285 字大约 4 分钟

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/18998914open in new window

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open in new window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/10.1145/583810.583821open in new window

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.hppopen in new window

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。。。。。。

GitHub 上标星 10000+ 的开源知识库《二哥的 Java 进阶之路open in new window》第一版 PDF 终于来了！包括Java基础语法、数组&字符串、OOP、集合框架、Java IO、异常处理、Java 新特性、网络编程、NIO、并发编程、JVM等等，共计 32 万余字，500+张手绘图，可以说是通俗易懂、风趣幽默……详情戳：太赞了，GitHub 上标星 10000+ 的 Java 教程open in new window

微信搜 沉默王二 或扫描下方二维码关注二哥的原创公众号沉默王二，回复 222 即可免费领取。