Java虚拟机的指令由一个字节长度的，代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码，Opcode）以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数（称为操作数，Operands）而构成。由于Java虚拟机采用面向操作数栈而不是寄存器的架构，所以大多数的指令都都不包含操作数，只有一个操作码。
字节码指令集是一种具有鲜明特点，优劣势都很突出的指令集架构，由于限制了Java虚拟机操作码的长度为一个字节（0~255），这意味着指令集的操作码总数不可能超过256条：又由于Class文件格式放弃了编译后代码的操作数长度对齐，这就意味着虚拟机处理那些超过一个字节数据的时候，不得不在运行时从字节码中重构出具体数据的结构，如果要将一个16位长度的无符号整数使用两个无符号字节存储起来（将他们命名为byte1和byte2），那它们的值应该是这样的：
（byte1<<8）|byte2
这种操作在某种程度上会导致解释执行字节码时损失一些性能。但这样做的优势也非常明显，放弃了操作数长度对齐，就意味着可以省略很多填充和间隔符号；、高传输效率的设计是由Java语言设计之初面向网络、智能家电的技术背景锁决定的，并一直沿用至今。