java学习--for循环两种写法

刚才在Stackoverflow上看到一个人问为什么用这种写法无法初始化数组。要回答这个问题，得先了解Java底层运行机制。学Java的人都知道，Java语言和最后在计算机上运行的程序是两个概念，计算机上运行的是机器码，JVM负责把字节码(Bytecode，Class文件内容)翻译成机器码，同时也负责把Java编译成字节码。

我们做一个简单的测试，看看两种写法的字节码是否一样就可以了。

public class T{    public static void main(String[] args){        String[] data = new String[10];        System.out.print("");        for(String str:data){            str="1";        }         System.out.print("");        for(int i=0;i<data.length;i++){            data[i]="1";        }    }}

对这个文件进行编译：

$>javac -classpath . T.java

通过JDK提供的命令查看字节码

$>javap -c T

Compiled from "T.java"public class T extends java.lang.Object{public T();  Code:   0:aload_0   1:invokespecial#1; //Method java/lang/Object."<init>":()V   4:return public static void main(java.lang.String[]);  Code:   0:bipush10   2:anewarray#2; //class java/lang/String   5:astore_1   6:getstatic#3; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;   9:ldc#4; //String    11:invokevirtual#5; //Method java/io/PrintStream.print:(Ljava/lang/String;)V   14:aload_1   15:astore_2   16:aload_2   17:arraylength   18:istore_3   19:iconst_0   20:istore4   22:iload4   24:iload_3   25:if_icmpge44   28:aload_2   29:iload4   31:aaload   32:astore5   34:ldc#6; //String 1   36:astore5   38:iinc4, 1   41:goto22   44:getstatic#3; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;   47:ldc#4; //String    49:invokevirtual#5; //Method java/io/PrintStream.print:(Ljava/lang/String;)V   52:iconst_0   53:istore_2   54:iload_2   55:aload_1   56:arraylength   57:if_icmpge71   60:aload_1   61:iload_2   62:ldc#6; //String 1   64:aastore   65:iinc2, 1   68:goto54   71:return }

第25行－－44行和57行到71行，分别是两个循环块。仔细看这两个循环块，他们的指令由细微的差别。

   25:if_icmpge44   #循环条件   28:aload_2              #从局部变量2中装载引用类型值，引用那个数组。。。   29:iload4            #从局部变量中装载int类型值，整数类型计数器。。   31:aaload               #从数组中装载引用类型值，数组中的某个值。。   32:astore5            #将将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量，注意此处。。。   34:ldc#6; //String 1  #把常量池中的项压入栈，那个临时变量。。。   36:astore5            #将将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量，注意此处。。。   38:iinc4, 1         #把一个常量值加到一个int类型的局部变量上，临时变量计数器。。   41:goto22           #无条件跳转，接着循环。。。

再分析一下另一种循环块：

   57:if_icmpge71   #循环条件   60:aload_1              #从局部变量1中装载引用类型值，引用那个数组。。。   61:iload_2              #从局部变量2中装载int类型值，循环计数器。。。   62:ldc#6; //String 1  #把常量池中的项压入栈，那个临时变量。。。   64:aastore              #将引用类型值存入数组中，注意此处，，将字符串存入数组中。。   65:iinc2, 1         #把一个常量值加到一个int类型的局部变量上，临时变量计数器。。   68:goto54           #无条件跳转，接着循环。。。

经过上面分析，我们可以得出一些结论：

共同点：
1）两种循环本质上都会产生一个整数类型的索引；
2）边界条件判断都是一样的；

不同点：
1）第一中写法无法进行初始化和赋值，只能用来读取数据，可以理解为只读；
2）第二种写法可以初始化和赋值，也可以用来读取；
3）效率上第一中可能会差一些，比第二种写法多两条指令，而且多引入一个临时变量。

附录：JVM常用指令集合

aconst_null : 将null对象引用压入栈
iconst_m1 : 将int类型常量-1压入栈
iconst_0 : 将int类型常量0压入栈
iconst_1 : 将int类型常量1压入栈
iconst_2 : 将int类型常量2压入栈
iconst_3 : 将int类型常量3压入栈
iconst_4 : 将int类型常量4压入栈
iconst_5 : 将int类型常量5压入栈
lconst_0 : 将long类型常量0压入栈
lconst_1 : 将long类型常量1压入栈
fconst_0 : 将float类型常量0压入栈
fconst_1 : 将float类型常量1压入栈
dconst_0 : 将double类型常量0压入栈
dconst_1 : 将double类型常量1压入栈
bipush : 将一个8位带符号整数压入栈
sipush : 将16位带符号整数压入栈
ldc : 把常量池中的项压入栈
ldc_w : 把常量池中的项压入栈（使用宽索引）
ldc2_w : 把常量池中long类型或者double类型的项压入栈（使用宽索引）
从栈中的局部变量中装载值的指令
iload : 从局部变量中装载int类型值
lload : 从局部变量中装载long类型值
fload : 从局部变量中装载float类型值
dload : 从局部变量中装载double类型值
aload : 从局部变量中装载引用类型值（refernce）
iload_0 : 从局部变量0中装载int类型值
iload_1 : 从局部变量1中装载int类型值
iload_2 : 从局部变量2中装载int类型值
iload_3 : 从局部变量3中装载int类型值
lload_0 : 从局部变量0中装载long类型值
lload_1 : 从局部变量1中装载long类型值
lload_2 : 从局部变量2中装载long类型值
lload_3 : 从局部变量3中装载long类型值
fload_0 : 从局部变量0中装载float类型值
fload_1 : 从局部变量1中装载float类型值
fload_2 : 从局部变量2中装载float类型值
fload_3 : 从局部变量3中装载float类型值
dload_0 : 从局部变量0中装载double类型值
dload_1 : 从局部变量1中装载double类型值
dload_2 : 从局部变量2中装载double类型值
dload_3 : 从局部变量3中装载double类型值
aload_0 : 从局部变量0中装载引用类型值
aload_1 : 从局部变量1中装载引用类型值
aload_2 : 从局部变量2中装载引用类型值
aload_3 : 从局部变量3中装载引用类型值
iaload : 从数组中装载int类型值
laload : 从数组中装载long类型值
faload : 从数组中装载float类型值
daload : 从数组中装载double类型值
aaload : 从数组中装载引用类型值
baload : 从数组中装载byte类型或boolean类型值
caload : 从数组中装载char类型值
saload : 从数组中装载short类型值
将栈中的值存入局部变量的指令
istore : 将int类型值存入局部变量
lstore : 将long类型值存入局部变量
fstore : 将float类型值存入局部变量
dstore : 将double类型值存入局部变量
astore : 将将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量
istore_0 : 将int类型值存入局部变量0
istore_1 : 将int类型值存入局部变量1
istore_2 : 将int类型值存入局部变量2
istore_3 : 将int类型值存入局部变量3
lstore_0 : 将long类型值存入局部变量0
lstore_1 : 将long类型值存入局部变量1
lstore_2 : 将long类型值存入局部变量2
lstore_3 : 将long类型值存入局部变量3
fstore_0 : 将float类型值存入局部变量0
fstore_1 : 将float类型值存入局部变量1
fstore_2 : 将float类型值存入局部变量2
fstore_3 : 将float类型值存入局部变量3
dstore_0 : 将double类型值存入局部变量0
dstore_1 : 将double类型值存入局部变量1
dstore_2 : 将double类型值存入局部变量2
dstore_3 : 将double类型值存入局部变量3
astore_0 : 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量0
astore_1 : 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量1
astore_2 : 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量2
astore_3 : 将引用类型或returnAddress类型值存入局部变量3
iastore : 将int类型值存入数组中
lastore : 将long类型值存入数组中
fastore : 将float类型值存入数组中
dastore : 将double类型值存入数组中
aastore : 将引用类型值存入数组中
bastore : 将byte类型或者boolean类型值存入数组中
castore : 将char类型值存入数组中
sastore : 将short类型值存入数组中
wide指令
wide : 使用附加字节扩展局部变量索引
通用(无类型）栈操作
nop : 不做任何操作
pop : 弹出栈顶端一个字长的内容
pop2 : 弹出栈顶端两个字长的内容
dup : 复制栈顶部一个字长内容
dup_x1 : 复制栈顶部一个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的两个字长的内容压入栈

dup_x2 : 复制栈顶部一个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈
dup2 : 复制栈顶部两个字长内容
dup2_x1 : 复制栈顶部两个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的三个字长的内容压入栈
dup2_x2 : 复制栈顶部两个字长的内容，然后将复制内容及原来弹出的四个字长的内容压入栈
swap : 交换栈顶部两个字长内容
类型转换
i2l : 把int类型的数据转化为long类型
i2f : 把int类型的数据转化为float类型
i2d : 把int类型的数据转化为double类型
l2i : 把long类型的数据转化为int类型
l2f : 把long类型的数据转化为float类型
l2d : 把long类型的数据转化为double类型
f2i : 把float类型的数据转化为int类型
f2l : 把float类型的数据转化为long类型
f2d : 把float类型的数据转化为double类型
d2i : 把double类型的数据转化为int类型
d2l : 把double类型的数据转化为long类型
d2f : 把double类型的数据转化为float类型
i2b : 把int类型的数据转化为byte类型
i2c : 把int类型的数据转化为char类型
i2s : 把int类型的数据转化为short类型
整数运算
iadd : 执行int类型的加法
ladd : 执行long类型的加法
isub : 执行int类型的减法
lsub : 执行long类型的减法
imul : 执行int类型的乘法
lmul : 执行long类型的乘法
idiv : 执行int类型的除法
ldiv : 执行long类型的除法
:
irem : 计算int类型除法的余数
lrem : 计算long类型除法的余数
ineg : 对一个int类型值进行取反操作
lneg : 对一个long类型值进行取反操作
iinc : 把一个常量值加到一个int类型的局部变量上
逻辑运算
移位操作
ishl : 执行int类型的向左移位操作
lshl : 执行long类型的向左移位操作
ishr : 执行int类型的向右移位操作
lshr : 执行long类型的向右移位操作
iushr : 执行int类型的向右逻辑移位操作
lushr : 执行long类型的向右逻辑移位操作
按位布尔运算
iand : 对int类型值进行“逻辑与”操作
land : 对long类型值进行“逻辑与”操作
ior : 对int类型值进行“逻辑或”操作
lor : 对long类型值进行“逻辑或”操作
ixor : 对int类型值进行“逻辑异或”操作
lxor : 对long类型值进行“逻辑异或”操作
浮点运算
fadd : 执行float类型的加法
dadd : 执行double类型的加法
fsub : 执行float类型的减法
dsub : 执行double类型的减法
fmul : 执行float类型的乘法
dmul : 执行double类型的乘法
fdiv : 执行float类型的除法
ddiv : 执行double类型的除法
frem : 计算float类型除法的余数
drem : 计算double类型除法的余数
fneg : 将一个float类型的数值取反
dneg : 将一个double类型的数值取反
:
对象和数组
对象操作指令
new : 创建一个新对象
checkcast : 确定对象为所给定的类型
getfield : 从对象中获取字段
putfield : 设置对象中字段的值
getstatic : 从类中获取静态字段
putstatic : 设置类中静态字段的值
instanceof : 判断对象是否为给定的类型
数组操作指令
newarray : 分配数据成员类型为基本上数据类型的新数组
anewarray : 分配数据成员类型为引用类型的新数组
arraylength : 获取数组长度
multianewarray : 分配新的多维数组
控制流
条件分支指令
ifeq : 如果等于0，则跳转
ifne : 如果不等于0，则跳转
iflt : 如果小于0，则跳转
ifge : 如果大于等于0，则跳转
ifgt : 如果大于0，则跳转
ifle : 如果小于等于0，则跳转
if_icmpcq : 如果两个int值相等，则跳转
if_icmpne : 如果两个int类型值不相等，则跳转
if_icmplt : 如果一个int类型值小于另外一个int类型值，则跳转
if_icmpge : 如果一个int类型值大于或者等于另外一个int类型值，则跳转
if_icmpgt : 如果一个int类型值大于另外一个int类型值，则跳转
if_icmple : 如果一个int类型值小于或者等于另外一个int类型值，则跳转
ifnull : 如果等于null，则跳转
ifnonnull : 如果不等于null，则跳转
if_acmpeq : 如果两个对象引用相等，则跳转
if_acmpnc : 如果两个对象引用不相等，则跳转
比较指令
lcmp : 比较long类型值
fcmpl : 比较float类型值（当遇到NaN时，返回-1）
fcmpg : 比较float类型值（当遇到NaN时，返回1）
dcmpl : 比较double类型值（当遇到NaN时，返回-1）
dcmpg : 比较double类型值（当遇到NaN时，返回1）
无条件转移指令
goto : 无条件跳转
goto_w : 无条件跳转（宽索引）
表跳转指令
tableswitch : 通过索引访问跳转表，并跳转
lookupswitch : 通过键值匹配访问跳转表，并执行跳转操作
异常
athrow : 抛出异常或错误
finally子句
jsr : 跳转到子例程
jsr_w : 跳转到子例程（宽索引）
rct : 从子例程返回
方法调用与返回
方法调用指令
invokcvirtual : 运行时按照对象的类来调用实例方法
invokespecial : 根据编译时类型来调用实例方法
invokestatic : 调用类（静态）方法
invokcinterface : 调用接口方法
方法返回指令
ireturn : 从方法中返回int类型的数据
lreturn : 从方法中返回long类型的数据
freturn : 从方法中返回float类型的数据
dreturn : 从方法中返回double类型的数据
areturn : 从方法中返回引用类型的数据
return : 从方法中返回，返回值为void
线程同步
montiorenter : 进入并获取对象监视器
monitorexit : 释放并退出对象监视器
********************************************************************************************
JVM指令助记符
变量到操作数栈：iload,iload_,lload,lload_,fload,fload_,dload,dload_,aload,aload_
操作数栈到变量：istore,istore_,lstore,lstore_,fstore,fstore_,dstore,dstor_,astore,astore_
常数到操作数栈：bipush,sipush,ldc,ldc_w,ldc2_w,aconst_null,iconst_ml,iconst_,lconst_,fconst_,dconst_
加： iadd,ladd,fadd,dadd
减： isub,lsub,fsub,dsub
乘： imul,lmul,fmul,dmul
除： idiv,ldiv,fdiv,ddiv
余数：irem,lrem,frem,drem
取负：ineg,lneg,fneg,dneg
移位：ishl,lshr,iushr,lshl,lshr,lushr
按位或：ior,lor
按位与：iand,land
按位异或：ixor,lxor
类型转换：i2l,i2f,i2d,l2f,l2d,f2d(放宽数值转换)
i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l,d2f(缩窄数值转换)
创建类实便：new
创建新数组：newarray,anewarray,multianwarray
访问类的域和类实例域：getfield,putfield,getstatic,putstatic
把数据装载到操作数栈：baload,caload,saload,iaload,laload,faload,daload,aaload
从操作数栈存存储到数组：bastore,castore,sastore,iastore,lastore,fastore,dastore,aastore
获取数组长度：arraylength
检相类实例或数组属性：instanceof,checkcast
操作数栈管理：pop,pop2,dup,dup2,dup_xl,dup2_xl,dup_x2,dup2_x2,swap
有条件转移：ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull,if_icmpeq,if_icmpene,
if_icmplt,if_icmpgt,if_icmple,if_icmpge,if_acmpeq,if_acmpne,lcmp,fcmpl
fcmpg,dcmpl,dcmpg
复合条件转移：tableswitch,lookupswitch
无条件转移：goto,goto_w,jsr,jsr_w,ret
调度对象的实便方法：invokevirtual
调用由接口实现的方法：invokeinterface
调用需要特殊处理的实例方法：invokespecial
调用命名类中的静态方法：invokestatic
方法返回：ireturn,lreturn,freturn,dreturn,areturn,return
异常：athrow
finally关键字的实现使用：jsr,jsr_w,ret