(String)objectの裏側：JVMバイトコードで見る型チェックの流れ

目的

(String)object のような型変換が JVM 上でどのように処理されるかを調べる。
前段階として先ずはバイトコード上での表現を確認する。

バイトコードを生成

Test.java

public class Test {

    public static void main(String[] args){
        Object o = "hello";
        String s = (String)o;
        System.out.println(s);
    }
    
}

test@test-ThinkPad-X280:~/test/javatest$ javac Test.java 
test@test-ThinkPad-X280:~/test/javatest$ java Test 
hello
test@test-ThinkPad-X280:~/test/javatest$ javap -v Test
Classfile /home/test/test/javatest/Test.class
  Last modified 2025年8月24日; size 444 bytes
  SHA-256 checksum 075b42527f2f631c0388eaa257248062bb7489aad47541c89797f5c5f69c47ac
  Compiled from "Test.java"
public class Test
  minor version: 0
  major version: 61
  flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  this_class: #23                         // Test
  super_class: #2                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 1
Constant pool:
   #1 = Methodref          #2.#3          // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #4             // java/lang/Object
   #3 = NameAndType        #5:#6          // "<init>":()V
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = String             #8             // hello
   #8 = Utf8               hello
   #9 = Class              #10            // java/lang/String
  #10 = Utf8               java/lang/String
  #11 = Fieldref           #12.#13        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
  #12 = Class              #14            // java/lang/System
  #13 = NameAndType        #15:#16        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #14 = Utf8               java/lang/System
  #15 = Utf8               out
  #16 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #17 = Methodref          #18.#19        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
  #18 = Class              #20            // java/io/PrintStream
  #19 = NameAndType        #21:#22        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #20 = Utf8               java/io/PrintStream
  #21 = Utf8               println
  #22 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #23 = Class              #24            // Test
  #24 = Utf8               Test
  #25 = Utf8               Code
  #26 = Utf8               LineNumberTable
  #27 = Utf8               main
  #28 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #29 = Utf8               SourceFile
  #30 = Utf8               Test.java
{
  public Test();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: ldc           #7                  // String hello
         2: astore_1
         3: aload_1
         4: checkcast     #9                  // class java/lang/String
         7: astore_2
         8: getstatic     #11                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        11: aload_2
        12: invokevirtual #17                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        15: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0
        line 5: 3
        line 6: 8
        line 7: 15
}
SourceFile: "Test.java"
test@test-ThinkPad-X280:~/test/javatest$ 

キャストに関わる部分

checkcastは 実際には「型の検査だけ」を行う命令 で、参照自体は全く変わらないことが分かる。

0: ldc           #7  // 定数プールから文字列「hello」を読みこみスタックの一番上に置く
2: astore_1          // スタック上部から「hello」を取り出し変数1へ格納
3: aload_1           // 変数1の参照をスタック上部へ置く
4: checkcast #9      // スタック上部の参照を #9 (java/lang/String) にキャスト
                     // キャスト成功 → 参照はそのままスタックに残る
                     // キャスト失敗 → ClassCastException が呼ばれる
7: astore_2          // スタック上部の参照を変数2へ格納する

ここまでがバイトコードで確認できる範囲。
次回はJVMのソースコードを辿り、checkcast が内部でどのように型チェックを行っているかを理解する予定。