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前言：眾所周知，i++和++i的區別是：i++先將i的值賦值給變數，再將i的值自增1；而++i則是先將i的值自增1，再將結果賦值給變數。因此，二者最終都給i自增了1，只是方式不同而已。

當然，如果在面試過程中面試官問你這個問題，只回答出上述內容，只能說明你對這方面的知識瞭解的還是太淺顯。那麼i++和++i到底有什麼不同之處呢？

一、局部變數表與操作數棧簡介

《深入理解Java虛擬機》第八章對棧幀結構有如下描述Java虛擬機以方法作為最基本的執行單元，“棧幀”（Stack Frame）則是用於支持虛擬機進行方法調用和方法執行背後的數據結構，它也是虛擬機運行時數據區中的虛擬機棧的棧元素。

在一個活動線程中，可能會執行多個方法，因此會存在多個棧幀，和“棧”（先進後出）一樣，處於棧頂的棧幀才是真正運行的，處於棧頂的棧幀稱作“當前棧幀”（Current Stack Frame），這個棧幀所屬的方法稱作“當前方法”（Current Method）。

在執行main方法時，main方法所屬的線程主線程，假設在主線程中調用了一個method1()方法，在method1()內部調用了method2()方法，在method2()方法執行兩個整數運算，示例如下：

/**
 * 方法調用
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-10-23 22:05
 */
public class StackFrameDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main開始執行");
        method1();
        System.out.println("main執行完成");
    }

    private static void method1() {
        System.out.println("method1開始執行");
        int result = method2();
        System.out.println("result = " + result);
        System.out.println("method1執行結束");
    }

    private static int method2() {
        int var1 = 10;
        int var2 = 20;
        return var1 + var2;
    }
}

運行結果：

由代碼我們可以看出，main方法最先執行一個輸出，然後進入method1執行第一個輸出，再完整執行method2。method2執行完成以後，再執行method1，最後執行main方法，由於這段代碼中只涉及一個主線程，並且最先完整執行方法的是method2，因此method2對應的棧幀就是當前棧幀，main方法最後執行完畢，因此main方法對應的棧幀在method2和method1之下。以下是這段代碼對應的棧幀概念圖：

在每一個棧幀中存儲了方法的局部變數表、操作數棧、動態鏈接和方法返回地址等信息

1.1 局部變數表

局部變數表（Local variable Table）是一組變數值的存儲空間，用於存放方法參數和方法內部定義的局部變數。

局部變數表的容量是以變數槽（Variable Slot）為最小單位，每個變數槽能存儲基本數據類型和引用數據類型的數據。為了儘可能節省棧幀消耗的記憶體空間，局部變數表中的變數槽是可以重用的。

JVM使用索引定位的方式使用索引變數表，索引值的範圍是從0開始到局部變數表最大變數槽的數量（類似數組結構）。

當一個方法被調用的時候，JVM會使用局部變數表來完成參數值到參數變數列表的傳遞，即實參到形參的傳遞。

1.2 操作數棧

操作數棧（Operand Stack）也稱作操作數棧，它是一個棧結構（後進先出，例如手槍的彈夾，先打出去的子彈是最頂上的子彈）。

在方法開始執行的時候，這個方法對應的操作數棧是空的，在方法執行過程中，會有各種位元組碼指令向操作數棧中寫入或讀取內容，即出棧和入棧操作，例如：兩數相加運算時，就需要將兩個數壓入棧頂後調用運算指令。

操作數棧中的元素的數據類型必須和位元組碼指令序列嚴格匹配，在編譯程式代碼的時候編譯器必須要嚴格保證這一點，在類的校驗階段的數據流分析時候還需要再次校驗。例如：執行加法iadd（i是int類型，add是兩個數相加）命令時，就需要保證兩個操作數必須是int類型，不能出現其他類型相加的情況。

二、位元組碼分析（圖解）

我們可以從位元組碼的角度進一步對i++和++i的執行過程做進一步的分析。以下麵代碼為例：

/**
 * i++和++i的深入分析
 * 
 * @author iCode504
 * @date 2023-10-17 5:58
 */
public class IncrementAndDecrementOperators2 {
    public static void main(String[] args) {
        int intValue1 = 2;
        int intValue2 = 2;
        int result1 = intValue1++;
        int result2 = ++intValue2;
        System.out.println("result1 = " + result1);
        System.out.println("result2 = " + result2);
    }
}

我們需要查看編譯後的位元組碼文件，位元組碼文件不能直接使用記事本打開，但是我們可以使用javap -verbose 文件名.class命令，以IncrementAndDecrementOperators2.class為例：

javap -verbose IncrementAndDecrementOperators2.class

此時就會打開所有的位元組碼文件，我們只需要關註main方法內的執行過程即可：

首先來解釋一下這四行代碼的含義：

0: iconst_2
1: istore_1
2: iconst_2
3: istore_2

iconst_2一共有兩部分組成，i指的是int類型（源代碼中我們定義的確實是int類型），const代表常量（數字2是整型常量），iconst_2的含義是將2入操作數棧。
istore_1中的store代表的是存儲，istore_1的含義是將操作數棧中的數值2出棧，存入到局部變數表1的位置。同理，i_store2表示將操作數棧中的數值2出棧，存儲到局部變數表2的位置。

以下是前面四行代碼存儲過程圖（存儲過程全部流程圖點擊此鏈接下載：點我下載）：

此時我們繼續觀察4-8行代碼：

4: iload_1
5: iinc			1, 1
8: istore_3

iload_1的作用是將局部變數表1號位置存儲的值移動到操作數棧的棧頂。
第5行的iinc有兩個參數，第一個參數1是局部變數表的位置，另一個參數1的含義是在該位置存儲一個1，如果這個位置存在值，那麼這個值的結果是已存在值 + 參數值。
istore_3將操作數棧中的數移動到局部變數表的3號位置。

以下是這三行代碼的示意圖：

9-12行的位元組碼的作用原理和4-8行的作用原理基本相同：

9: iinc			2, 1
12: iload_2
13: istore		4

istore 4的作用是將操作數棧中的值存儲到局部變數表4號位置。

以下是這三行代碼的示意圖：

接下來15-30行是和系統輸出有關的。其中第30行iload_3在局部變數表中（這個值為2）值移動到操作數棧頂供系統輸出，事實上iload_3的值正好對應源代碼中變數result1的值。也就是說，result1輸出結果就是iload_3的數值2。

同理，iload 4就是第二個要輸出的值，在局部變數表中第4個位置存儲的值正好是3，而輸出的變數名是result2，因此result2的輸出結果是3。

三、`i++`和`++i`性能分析

i++和++i主要用在普通for迴圈上，那麼我們就將二者用在for迴圈上，迴圈相同的次數，從位元組碼的角度進行分析。

以下是使用i++和++i的兩個for迴圈文件：

/**
 * i++在for迴圈的使用
 *
 * @author ZhaoCong
 * @date 2023-10-21 16:14:33
 */
public class LoopTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {

        }
    }
}

/**
 * ++i在for迴圈的使用
 *
 * @author ZhaoCong
 * @date 2023-10-21 16:15:17
 */
public class LoopTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; ++i) {

        }
    }
}

執行編譯命令以後，我們來查看兩個文件的位元組碼：