深入理解Java虚拟机(8)-.Class文件格式(七)

淩亂°似流年 2022-06-10 08:54 151阅读 0赞

下面继续介绍class文件中的其他信息。

# class文件中的fields\_count和fields #

fields\_count描述的是当前的类中定义的字段的个数， 注意， 这里包括静态字段， 但不包括从父类继承的字段。 如果当前class文件是由一个接口生成的， 那么这里的fields\_count描述的是接口中定义的字段， 我们知道， 接口中定义的字段默认都是静态的。此外要说明的是， 编译器可能会自动生成字段， 也就是说， class文件中的字段的数量可能多于源文件中定义的字段的数量。 举例来说， 编译器会为内部类增加一个字段， 这个字段是指向外围类的对象的引用。

位于fields\_count下面的数据叫做fields， 可以把它看做一个数组， 数组中的每一项是一个field\_info 。这个数组中一共有fields\_count个field\_info ， 每个field\_info都是对一个字段的描述。 下面我们详细讲解field\_info的结构。 每个field\_info的结构如下：

![SouthEast][]

## （1）access\_flags ##

其中access\_flags占两个字节， 描述的是字段的访问标志信息。 这里就不在详细介绍了， 下面给出一张表格（该表格来自《深入Java虚拟机》）：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>标志位名称</strong></td> 
   <td><strong>值</strong></td> 
   <td><strong>含义</strong></td> 
   <td><strong>设定者</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_PUBLIC</td> 
   <td>0x0001</td> 
   <td>字段被设为public</td> 
   <td>类和接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_PRIVATE</td> 
   <td>0x0002</td> 
   <td>字段被设为private</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_PROTECTED</td> 
   <td>0x0004</td> 
   <td>字段被设为protected</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_STATIC</td> 
   <td>0x0008</td> 
   <td>字段被设为static</td> 
   <td>类和接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_FINAL</td> 
   <td>0x0010</td> 
   <td>字段被设为final</td> 
   <td>类和接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_VOLATILE</td> 
   <td>0x0040</td> 
   <td>字段被设为volatile</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_TRANSIENT</td> 
   <td>0x0080</td> 
   <td>字段被设为transient</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## （2）name\_index ##

access\_flags下面的两个字节是name\_index， 这是一个指向常量池的索引， 它描述的是当前字段的字段名。 这个索引指向常量池中的一个CONSTANT\_Utf8\_info数据项。 这个CONSTANT\_Utf8\_info数据项中存放的字符串就是当前字段的字段名。

## （3）descriptor\_index ##

name\_index下面的两个字节叫做descriptor\_index ， 它同样是一个指向常量池的索引， 它描述的是当前字段的描述符。 这个索引指向常量池中的一个CONSTANT\_Utf8\_info数据项。 这个CONSTANT\_Utf8\_info数据项中存放的字符串就是当前字段的描述符（关于字段描述符， 在前面的博客中已经有过详细的讲解， 如果不明白， 请参考前面的博客：[深入理解Java Class文件格式（二）][Java Class]）。

## （4）attributes\_count和attributes ##

descriptor\_index 下面是attributes\_count和attributes 。 这是对当前字段所具有的属性的描述。 这里的属性和源文件中的属性不是同一个概念， 在源文件测层面中， 属性是字段的另一种叫法， 希望读者不要疑惑。读者也不要轻视class文件中的属性， 这些属性可以描述很多的信息。 我们会在后面的文章中进行介绍。

attributes\_count表示这个字段有几个属性。attributes 可以看成一个数组， 数组中的每一项都是一个attribute\_info ， 每个attribute\_info 表示一个属性， 数组中一共有attributes\_count个属性。可以出现在filed\_info中的属性有三种， 分别是ConstantValue， Deprecated， 和 Synthetic。 这些属性会在后面的文章中进行介绍。

下面我们以代码的形式进行解释， 源码如下：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  package com.jg.zhang;  
2.    
3.  public class Programer extends Person\{  
4.    
5.        
6.      private Computer computer;  
7.        
8.      public Programer(Computer computer)\{  
9.          this.computer = computer;  
10.     \}  
11.       
12.     public void doWork()\{  
13.         computer.calculate();  
14.     \}  
15. \}

package com.jg.zhang;
    
    public class Programer extends Person{
    
    	
    	private Computer computer;
    	
    	public Programer(Computer computer){
    		this.computer = computer;
    	}
    	
    	public void doWork(){
    		computer.calculate();
    	}
    }

反编译之后， 常量池中会有如下信息（这里省略了大部分无关信息）：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  Constant pool:  
2.    
3.  .........  
4.  .........  
5.    
6.     \#5 = Utf8               computer  
7.     \#6 = Utf8               Lcom/jg/zhang/Computer;  
8.    
9.  .........  
10. .........  
11.   
12. \{  
13.   
14.   private com.jg.zhang.Computer computer;  
15.     flags: ACC\_PRIVATE  
16.   
17. .........  
18. .........  
19.   
20. \}

Constant pool:
    
    .........
    .........
    
       #5 = Utf8               computer
       #6 = Utf8               Lcom/jg/zhang/Computer;
    
    .........
    .........
    
    {
    
      private com.jg.zhang.Computer computer;
        flags: ACC_PRIVATE
    
    .........
    .........
    
    }

从反编译的结果可以看出， 源文件中定义了一个Computer类型的字段computer， 并且是private的。 然后常量池中有这个字段的字段名和描述符。 其中常量池第五项的CONSTANT\_Utf8\_info是字段名， 第六项的CONSTANT\_Utf8\_info是该字段的描述符。这里有一点需要说明， 在反编译Programer.class时，由于computer是私有的， 要加- private选项， 否则的话， 虽然常量池中有字段引用信息， 但是不会输出字段信息， 即下面这两行不会输出 ：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  private com.jg.zhang.Computer computer;  
2.    flags: ACC\_PRIVATE

private com.jg.zhang.Computer computer;
        flags: ACC_PRIVATE

如果在javap中加入 - private选项， 那么就会有上面两行的输出。 使用的命令如下：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  javap -c -v -private -classpath . com.jg.zhang.Programer

javap -c -v -private -classpath . com.jg.zhang.Programer

根据反编译的结果，可以下面给出示意图， 该图说明了与computer相对应的field\_info是不合引用常量池的 （ 其中虚线范围内表示常量池）：

![SouthEast 1][]

## class文件中的methods\_count和methods ##

fields下面的信息是methods\_count和methods 。 methods\_count描述的是当前的类中定义的方法的个数， 注意， 这里包括静态方法， 但不包括从父类继承的方法。 如果当前class文件是由一个接口生成的， 那么这里的methods\_count描述的是接口中定义的抽象方法的数量， 我们知道， 接口中定义的方法默认都是公有的。此外需要说明的是， 编译器可能会在编译时向class文件增加额外的方法， 也就是说， class文件中的方法的数量可能多于源文件中由用户定义的方法。 举例来说： 如果当前类没有定义构造方法， 那么编译器会增加一个无参数的构造函数<init>； 如果当前类或接口中定义了静态变量， 并且使用初始化表达式为其赋值， 或者定义了static静态代码块， 那么编译器在编译的时候会默认增加一个静态初始化方法<clinit> 。

位于methods\_count下面的数据叫做methods ， 可以把它看做一个数组， 数组中的每一项是一个method\_info 。这个数组中一共有methods\_count个method\_info ， 每个method\_info 都是对一个方法的描述。 下面我们详细讲解method\_info 的结构。 每个method\_info 的结构如下， 几乎和field\_info的结构是一样的：

![SouthEast][]

## （1）access\_flags ##

其中access\_flags占两个字节， 描述的是方法的访问标志信息。 这里就不在详细介绍了， 下面给出一张表格（该表格来自《深入Java虚拟机》）：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>标志位名称</strong></td> 
   <td><strong>标志值</strong></td> 
   <td><strong>设定含义</strong></td> 
   <td><strong>设定者</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_PUBLIC</td> 
   <td>0x0001</td> 
   <td>方法设为public</td> 
   <td>类和接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_PRIVATE</td> 
   <td>0x0002</td> 
   <td>方法设为private</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_PROTECTED</td> 
   <td>0x0004</td> 
   <td>方法设为protected</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_STATIC</td> 
   <td>0x0008</td> 
   <td>方法设为static</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_FINAL</td> 
   <td>0x0010</td> 
   <td>方法设为final</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_SYNCHRONIZED</td> 
   <td>0x0020</td> 
   <td>方法设为sychronized</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_NATIVE</td> 
   <td>0x0100</td> 
   <td>方法设为native</td> 
   <td>类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_ABSTRACT</td> 
   <td>0x0400</td> 
   <td>方法设为abstract</td> 
   <td>类和接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ACC_STRICT</td> 
   <td>0x0800</td> 
   <td>方法设为strictFP</td> 
   <td>类和接口的&lt;clinit&gt;方法</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## （2）name\_index ##

access\_flags下面的两个字节是name\_index， 这是一个指向常量池的索引， 它描述的是当前方法的方法名。 这个索引指向常量池中的一个CONSTANT\_Utf8\_info数据项。 这个CONSTANT\_Utf8\_info数据项中存放的字符串就是当前方法的方法名。

## （3）descriptor\_index ##

name\_index下面的两个字节叫做descriptor\_index ， 它同样是一个指向常量池的索引， 它描述的是当前方法的描述符。 这个索引指向常量池中的一个CONSTANT\_Utf8\_info数据项。 这个CONSTANT\_Utf8\_info数据项中存放的字符串就是当前方法的描述符（关于方法描述符， 在前面的博客中已经有过详细的讲解， 如果不明白， 请参考前面的博客： [深入理解Java Class文件格式（二）][Java Class]）。

## （4）attributes\_count和attributes ##

descriptor\_index 下面是attributes\_count和attributes 。 这是对当前方法所具有的属性的描述。 这里的属性和源文件中的属性不是同一个概念， 在源文件测层面中， 属性是字段的另一种叫法， 希望读者不要疑惑。读者也不要轻视class文件中的属性， 这些属性可以描述很多的信息。 我们会在后面的文章中进行介绍。

attributes\_count表示这个字段有几个属性。attributes 可以看成一个数组， 数组中的每一项都是一个attribute\_info ， 每个attribute\_info 表示一个属性， 数组中一共有attributes\_count个属性。可以出现在method\_info 中的属性有三种， 分别是Code， Deprecated， Exceptions 和Synthetic。 在这几个属性中， 尤其是Code和Exceptions  非常重要， 这两个属性对于在class文件中完整描述一个方法起着至关重要的作用， 其中Code属性中存放方法的字节面指令，Exceptions 属性是对方法声明中抛出的异常的描述 。 这两属性以及其他一些属性， 会在下一篇文章中详细介绍， 敬请关注。

介绍完了每个method\_info的结构， 下面我们以代码来说明， 还是使用上面的源码：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

反编译之后， 常量池中会有如下信息（这里省略了大部分无关信息）：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  Constant pool:  
2.    
3.  .........  
4.    
5.     \#7 = Utf8               <init>  
6.     \#8 = Utf8               (Lcom/jg/zhang/Computer;)V  
7.    
8.  .........  
9.    
10.   \#12 = Utf8               ()V  
11.   
12. .........  
13.   
14.   \#19 = Utf8               doWork  
15.   
16. \{  
17.   
18. .........  
19.   
20.   public com.jg.zhang.Programer(com.jg.zhang.Computer);  
21.     flags: ACC\_PUBLIC  
22.   
23. .........  
24.   
25.   public void doWork();  
26.     flags: ACC\_PUBLIC  
27.   
28. .........  
29. \}

Constant pool:
    
    .........
    
       #7 = Utf8               <init>
       #8 = Utf8               (Lcom/jg/zhang/Computer;)V
    
    .........
    
      #12 = Utf8               ()V
    
    .........
    
      #19 = Utf8               doWork
    
    {
    
    .........
    
      public com.jg.zhang.Programer(com.jg.zhang.Computer);
        flags: ACC_PUBLIC
    
    .........
    
      public void doWork();
        flags: ACC_PUBLIC
    
    .........
    }

由反编译结果可以看出， 该类中定义了两个方法， 其中一个是构造方法， 一个是doWork方法， 且这两个方法都是public的。 这两个方法的描述信息都存放在常量池。 其中第7项的CONSTANT\_Utf8\_info为构造方法的方法名， 第8项的CONSTANT\_Utf8\_info为构造方法的方法描述符， 第19项的CONSTANT\_Utf8\_info为doWork方法的方法名， 第12项的CONSTANT\_Utf8\_info为doWork方法的方法描述符。

根据常量池中的信息， 可以得出如下的示意图， 该示意图形象的说明了class文件中的method\_info是如何引用常量池中的数据项来描述当前类中定义的方法的。 图中虚线范围内表示常量池所在的区域：

![SouthEast 2][]

# 总结 #

到此为止， 我们就介绍完了class文件中的fields和methods， 进行一下总结。

fields是对当前类中定义的字段的描述， 其中每个字段使用一个field\_info表示， fields中有fields\_count个field\_info。

methods是对当前类或者接口中声明的方法的描述， 其中每个方法使用一个method\_info表示， methods中有methods\_count个method\_info。

[SouthEast]: /images/20220610/33cefbaee8274d8388f8a8fde0e5079a.png
[Java Class]: http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/21487287
[view plain]: http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/22091529#
[SouthEast 1]: /images/20220610/c9754f41dbfb4dd7a941726238cb4e87.png
[SouthEast 2]: /images/20220610/43b5f76db7f6442b86e459a1e6660c86.png