JVM 之 Class文件結(jié)構(gòu)

1、JVM 之 Class文件結(jié)構(gòu)本文寫作目的：1）為了加深自己學(xué)習(xí)的理解，2）幫助正在學(xué)習(xí)研究JVM的同仁，3）與任何熱愛技術(shù)的達(dá)人交流經(jīng)驗(yàn)，提升自己以此為本，文章會(huì)盡量寫的簡潔，盡量保證理解的正確性，如有任何理解不到位或錯(cuò)誤的地方，希望朋友們及時(shí)指出，嚴(yán)厲拍磚。開始之前我們需要先了解一些基本的概念，這些概念是學(xué)習(xí)整個(gè)JVM原理的基礎(chǔ)。1）JVM虛擬機(jī)規(guī)范主要規(guī)范了Class文件結(jié)構(gòu)，虛擬機(jī)內(nèi)存結(jié)構(gòu)，虛擬機(jī)加載，解析，執(zhí)行Class文件的行為方式，以及一系列的字節(jié)碼指令集。2）Class文件理論上說是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有著嚴(yán)格的格式規(guī)范，該規(guī)范在字節(jié)粒度上規(guī)定了組成該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的格式標(biāo)準(zhǔn)。）

2、Class文件本質(zhì)上是一組二進(jìn)制字節(jié)流，是被JVM解析執(zhí)行的數(shù)據(jù)源，每個(gè)字節(jié)都有著不同的含義，可能表示字符，數(shù)字，也可能表示執(zhí)行某種操作的一個(gè)字節(jié)碼指令。）JVM (Java 虛擬機(jī)）是解析執(zhí)行Class文件的核心引擎，是整個(gè)Java系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，是跨平臺的基石。）我們的Java代碼需要被編譯器編譯成完整，正確的Class文件才能被JVM正確的執(zhí)行。）編譯器并非JVM的一部分，不同的語言可以提供不同的編譯器，其作用是將該語言的代碼編譯為正確的Class文件，如Scala，JRuby等等。）JVM是完全開放的跨平臺的，只要你有能力你可以按照J(rèn)VM虛擬機(jī)規(guī)范編寫自己的編程語言。）JVM 使得J

3、ava的跨平臺成為可能，那么Class文件結(jié)構(gòu)規(guī)范則使得更多的編程語言運(yùn)行在JVM上成為可能。既然Class文件是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，那么到底是什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呢？通常計(jì)算機(jī)中的文件都包含元數(shù)據(jù)和實(shí)體數(shù)據(jù)兩部分，元數(shù)據(jù)用來存儲該文件的描述信息，實(shí)體數(shù)據(jù)來存放用于表達(dá)文件真實(shí)內(nèi)容的數(shù)據(jù)。當(dāng)然Class文件也不例外，我們?yōu)榱吮阌诶斫?，也將class文件的結(jié)構(gòu)分為兩大部分：元數(shù)據(jù)和實(shí)體數(shù)據(jù)（注：非規(guī)范定義，只是為了方便理解進(jìn)行的自定義）。元數(shù)據(jù)：包含了Class文件的魔術(shù)數(shù)（標(biāo)識符）和版本信息。實(shí)體數(shù)據(jù)：包含了常量池，字段描述，方法描述，屬性描述等用于表述該類行為的具體信息。元數(shù)據(jù)我們不多贅述對我們后面的

4、分析沒多大關(guān)系，下面主要分析下實(shí)體數(shù)據(jù)。一，結(jié)構(gòu)概覽不管是元數(shù)據(jù)還是實(shí)體數(shù)據(jù)他們都以字節(jié)為單位按順序緊湊的排列在class文件中，沒有任何多余空間。為了描述class文件結(jié)構(gòu)，虛擬機(jī)規(guī)范定義了u1, u2, u4, u8四種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一種由這四種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-表（通常以info結(jié)尾表示），這四種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分別表示一個(gè)字節(jié)，兩個(gè)字節(jié)，四個(gè)字節(jié)，八個(gè)字節(jié)。基于此我們便可以清晰的了解class文件結(jié)構(gòu)的總體輪廓了（C語言語法，其中常量表，變量表，方法表，屬性表都有一到多個(gè)，因此定義為數(shù)組），如?123456789101112131415161718class-fileu4ma

5、gic;/魔術(shù)數(shù)u2minor_version;/小版本號u2major_version;/大版本號u2constant_pool_count;/常量池中常量個(gè)數(shù)+1cp_infoconstant_poolconstant_pool_count-1;/常量池u2access_flags;/類的訪問控制符標(biāo)識（public，static，final，abstract等）u2this_class;/該類的描述（值為對常量池的引用，引用的值為CONSTANT_Class_info）u2super_class;/父類的描述（值為對常量池的引用，引用的值為CONSTANT_Class_info）u2in

6、terfaces_count;/接口數(shù)量u2interfacesinterfaces_count;/接口的描述（每個(gè)都是對常量池的引用）u2fields_count;/變量數(shù)，包括該類中或接口中類變量和實(shí)例變量field_infofieldsfields_count;/變量表集合u2methods_count;/方法數(shù)，包括該類中或接口中定義的所有方法method_infomethodsmethods_count;/方法表集合u2attributes_count;/屬性數(shù)，包括InnerClasses，EnclosingMethod，SourceFile等attribute_infoattri

7、butesattributes_count;/屬性表集合注：表本身是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，包含多個(gè)字節(jié)，Class文件機(jī)構(gòu)中定義了四種表結(jié)構(gòu)，1）常量表2）變量表3）方法表4）屬性表。由于每種表都有一到多個(gè)，所以在中可以看出他們都是在數(shù)組中的。接下來我們按順序研究下每個(gè)部分的具體含義！二，常量池Class文件中的常量池大?。╟onstant_pool_count）由第九，第十兩個(gè)字節(jié)（前八個(gè)字節(jié)用來描述版本信息）決定，我們知道兩個(gè)字節(jié)最大可以表示65535，這也就表明一個(gè)Class文件中最多可以具備65535個(gè)常量，包括數(shù)值，字符串，類名，方法名，變量名等等。接下來的constant_pool_cou

8、nt個(gè)字節(jié)就用來描述所有的常量了。為了能表示各種可能類型的值，常量在Class文件中被定義成一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)：如?1234cp_info/常量表的通用結(jié)構(gòu)，不同類型的常量表以此為基礎(chǔ)各不相同u1tag;u1info;可以看出，常量的第一個(gè)字節(jié)表示了該常量的類型。注：constant_pool_count的值為常量個(gè)數(shù)+1，并且常量池常量的索引從1開始！下面為各類型的映射表：Constant TypeValueCONSTANT_Class7CONSTANT_Fieldref9CONSTANT_Methodref10CONSTANT_InterfaceMethodref11CONSTANT_Strin

9、g8CONSTANT_Integer3CONSTANT_Float4CONSTANT_Long5CONSTANT_Double6CONSTANT_NameAndType12CONSTANT_Utf81CONSTANT_MethodHandle15CONSTANT_MethodType16CONSTANT_InvokeDynamic18由上表可以看出，目前為止JVM 一共定義了14種類型的常量。每個(gè)常量表的第一個(gè)字節(jié)表明了常量的類型，那么剩余的值則根據(jù)類型的不同表明了不同的含義，可能是一個(gè)直接值，也可能是一個(gè)對另一個(gè)常量的引用，那么不同類型的常量表定義如下：?12345CONSTANT_Utf8

10、_info/表示Utf8的常量u1tag;/值為1u2length;u1byteslength;Constant_Utf8_info常量用來表示一個(gè)utf8字符串，其長度為可變長度，第一個(gè)字節(jié)的值固定為1（中Constant_Utf8（1），后面兩個(gè)字節(jié)表示了個(gè)字符串的字節(jié)長度length（而不是字符串的長度），然后后面緊跟著的length個(gè)字節(jié)就是字符串的字節(jié)碼了。該常量被引用的頻率頗高，如類名，方法名等常量都引用它。?1234CONSTANT_Class_info/表示類或接口的常量u1tag;/值為7u2name_index;/值為對Constant_Utf8_info常量的引用Cons

11、tant_Class_info常量用來表示一個(gè)類或者接口，一共包含三個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)的值固定為 7（中Constant_Class（7），后兩個(gè)字節(jié)的值為對常量池中另一個(gè)常量（Constant_Utf8_info）的索引，該Constant_Utf8_info常量的值應(yīng)為JVM的內(nèi)部二進(jìn)制類或接口名（binary class or interface name下文詳解）。?1234567891011121314151617CONSTANT_Fieldref_info/表示變量的常量u1tag;/值為9中CONSTANT_Fieldref（9）u2class_index;/值為對Constan

12、t_Class_info常量的索引u2name_and_type_index;/值為CONSTANT_NameAndType_info常量的索引CONSTANT_Methodref_info/表示方法的常量u1tag;/值為10中CONSTANT_Methodref（10）u2class_index;/值為對Constant_Class_info常量的索引u2name_and_type_index;/值為CONSTANT_NameAndType_info常量的索引CONSTANT_InterfaceMethodref_info/表示接口方法的常量u1tag;/值為11中CONSTANT_Int

13、erfaceMethodref（11）u2class_index;/值為對Constant_Class_info常量的索引u2name_and_type_index;/值為CONSTANT_NameAndType_info常量的索引代碼五中的三個(gè)非常相似的常量結(jié)構(gòu)分別表示了變量，方法，接口方法，其中各個(gè)值得含義和大小已在注釋中說明。其實(shí)很容易理解，比如一個(gè)方法，它屬于哪個(gè)類（class_index），它的名字和類型（name_and_type）。?1234CONSTANT_String_info/表示字符串的常量u1tag;/值為8中CONSTANT_String(8)u2string_ind

14、ex;Constant_String_info表示了一個(gè)String類型的常量實(shí)例。一共占用三個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)固定為8，后兩個(gè)字節(jié)為對Constant_Utf8_info常量的索引。?123456789101112131415161718192021CONSTANT_Integer_info/表示int類型數(shù)值的常量u1tag;/值為3中CONSTANT_Integer(3)u4bytes;CONSTANT_Float_info/表示float類型數(shù)值的常量u1tag;/值為4中CONSTANT_Float(4)u4bytes;CONSTANT_Long_info/表示long類型數(shù)值的常量

15、u1tag;/值為5中CONSTANT_Long(5)u4high_bytes;u4low_bytes;CONSTANT_Double_info/表示double類型數(shù)值的常量u1tag;/值為6中CONSTANT_Double(6)u4high_bytes;u4low_bytes;上面四個(gè)常量結(jié)構(gòu)分別表示int， float， long，double類型的常量，比較直觀，不多贅述。?12345CONSTANT_NameAndType_info/用來表示變量，方法名字和類型的常量u1tag;/值為12中CONSTANT_NameAndType(12)u2name_index;/值為對Const

16、ant_Utf8_info常量的引用u2descriptor_index;/值為對Constant_Utf8_info常量的引用Constant_NameAndType_info用來表示變量或者方法的名字和類型的常量，該常量不包含該變量或方法的所屬類或接口的引用，主要用來被Constant_Method_info，Constant_Field_info等常量使用。該常量一共包含五個(gè)字節(jié)，第一個(gè)固定為12，第二三個(gè)的值為對Constant_Utf8_info常量的引用，該Constant_Utf8_info常量的值應(yīng)為變量或方法的有效的非限定名（unqualified name下文詳解），第四五

17、的值為對Constant_Utf8_info常量的引用，該Constant_Utf8_info常量的值應(yīng)為有效的變量或方法的描述符（field descriptor，method descriptor下文詳解）。?12345CONSTANT_MethodHandle_info/用來表示方法句柄的常量u1tag;/值為15中CONSTANT_MethodHandle(15)u1reference_kind;/引用類型，值為0-9，表明了該句柄的字節(jié)碼行為u2reference_index;/引用索引Constant_MethodHandle_info常量用來表示方法句柄，第一個(gè)字節(jié)固定為15，第

18、二個(gè)字節(jié)的值為0-9，分別表明了該句柄的不同字節(jié)碼行為，其值的描述見，最后兩個(gè)字節(jié)為對常量池中某常量的引用，但具體引用那種常量由reference_kind而定。 a，如果reference_kind的值為1 (REF_getField), 2 (REF_getStatic), 3 (REF_putField), 或 4 (REF_putStatic)，那么reference_index的值為對Constant_Fieldref_info常量的引用，表示該句柄用于的變量。 b，如果reference_kind的值為5 (REF_invokeVirtual), 6 (REF_invokeStat

19、ic), 7 (REF_invokeSpecial), or 8 (REF_newInvokeSpecial)，那么reference_index的值為對Constant_Methodref_info常量的引用，表示該句柄所用與的方法或構(gòu)造器。 c，如果reference_kind 的值是9（REF_invokeInterface）時(shí)，reference_index的值必須為對Constant_InterfaceMethodref_info常量的引用，表示該句柄所用與的接口方法。 d，如果reference_kind 的值是5 (REF_invokeVirtual), 6 (REF_invok

20、eStatic), 7 (REF_invokeSpecial), or 9 (REF_invokeInterface)時(shí)，方法的名字一定不可以為或。 e，如果reference_kind的值是8 (REF_newInvokeSpecial)時(shí)，方法的名字必須為。KindDescriptionInterpretation1REF_getFieldgetfield C.f:T2REF_getStaticgetstatic C.f:T3REF_putFieldputfield C.f:T4REF_putStaticputstatic C.f:T5REF_invokeVirtualinvokevirt

21、ual C.m:(A*)T6REF_invokeStaticinvokestatic C.m:(A*)T7REF_invokeSpecialinvokespecial C.m:(A*)T8REF_newInvokeSpecialnew C; dup; invokespecial C.:(A*)void9REF_invokeInterfaceinvokeinterface C.m:(A*)T?1234CONSTANT_MethodType_info/用來表示方法類型的常量u1tag;/值為16，中CONSTANT_MethodType(16)u2descriptor_index;/值為對Cons

22、tant_Utf8_info常量的索引，表示方法的描述符（下文詳解）Constant_MethodType_info常量用來表示方法類型的常量，描述很直觀，不多贅述。?12345CONSTANT_InvokeDynamic_info/該常量用來指定invokedynamic指令的引導(dǎo)方法。u1tag;/值為18，中CONSTANT_InvokeDynamic(18)u2bootstrap_method_attr_index;/值為對屬性表BootstrapMethods的有效引用u2name_and_type_index;/值為對Constant_NameAndType_info常量的引用Co

23、nstant_InvokeDynamic_info常量用來指定invokedynamic指令的引導(dǎo)方法，動(dòng)態(tài)調(diào)用名稱，調(diào)用的參數(shù)和返回值hi，以及一些列可選的引導(dǎo)方法使用的叫做靜態(tài)參數(shù)的常量。三，訪問標(biāo)志位Class文件中緊跟在常量池后的訪問標(biāo)志位，一共占用兩個(gè)字節(jié)，也就是十六個(gè)bit位，每個(gè)bit位標(biāo)記一種類的訪問修飾符，如final，abstract，public等，現(xiàn)在JVM已經(jīng)使用了其中的八個(gè)，其余八個(gè)保留位未來使用，并且必須置零。八個(gè)標(biāo)志位映射如下表Flag NameValueInterpretationACC_PUBLIC0x0001Declaredpublic; may be a

24、ccessed from outside its package.ACC_FINAL0x0010Declaredfinal; no subclasses allowed.ACC_SUPER0x0020Treat superclass methods specially when invoked by theinvokespecialinstruction.ACC_INTERFACE0x0200Is an interface, not a class.ACC_ABSTRACT0x0400Declaredabstract; must not be instantiated.ACC_SYNTHETI

25、C0x1000Declared synthetic; not present in the source code.ACC_ANNOTATION0x2000Declared as an annotation type.ACC_ENUM0x4000Declared as anenumtype.各個(gè)標(biāo)志位間有一定的約束條件，如ACC_ANNOTATION置位時(shí)，ACC_INTERFACE 必須置位等。四，類/父類/接口的描述Class文件中緊跟在訪問標(biāo)志位后的是this_class, super_class, interface_count, interfaces，分別用來表示該類，該類的直接父類

26、（是直接父類哦），實(shí)現(xiàn)的接口數(shù)量，以及接口信息等。A，其中this_class用來表示該類的信息，其值為對常量池中Constant_Class_info常量的引用。B，super_class用來表示該類的直接父類父類信息，其值要么是0要么是對常量池中Constant_Class_info常量的引用。但有以下幾點(diǎn)需要注意：1）如果其值為對常量池Constant_Class_info 的引用，那么被引用的類（直接父類）的ACC_FINAL訪問標(biāo)志位必須不能被置位。2）如果其值為0，那么該類必須，一定是Object類3）接口的super_class值必須是對常量池Constant_Class_inf

27、o常量的引用，并且該常量表示的是Object類。C，interface_count表明了該類實(shí)現(xiàn)接口的數(shù)量，而interfaces表，則表明了所有的實(shí)現(xiàn)接口。其中每一個(gè)interface的值占用兩個(gè)字節(jié)，總共占用interface_count * 2個(gè)字節(jié)，都是對常量池Constant_Class_info 常量的引用。五，變量表（字段表）接下來緊跟在接口定義后面的是變量個(gè)數(shù)和變量表。該表結(jié)構(gòu)用來描述類中的某個(gè)變量定義，不會(huì)同時(shí)有兩個(gè)名字和描述符都相同的變量。變量的結(jié)構(gòu)描述結(jié)構(gòu)如下?1234567field_infou2access_flags;/訪問標(biāo)志位，跟常量池后用來修飾類的access

28、_flag作用和用法一致u2name_index;/變量名索引，對常量池CONSTANT_Utf8_info常量的索引u2descriptor_index;/變量描述符索引，對常量池CONSTANT_Utf8_info常量的索引u2attributes_count;/屬性數(shù)量attribute_infoattributesattributes_count;/包含的屬性上面的結(jié)構(gòu)便是Class文件中用來描述某個(gè)變量（實(shí)例變量，類變量等）的定義。前三個(gè)u2字節(jié)分別表明了變量的訪問修飾符，名稱和描述符（下文詳解）。其中access_flag 映射如下表Flag NameValueInterpreta

29、tionACC_PUBLIC0x0001Declaredpublic; may be accessed from outside its package.ACC_PRIVATE0x0002Declaredprivate; usable only within the defining class.ACC_PROTECTED0x0004Declaredprotected; may be accessed within subclasses.ACC_STATIC0x0008Declaredstatic.ACC_FINAL0x0010Declaredfinal; never directly ass

30、igned to after object construction (JLS 17.5).ACC_VOLATILE0x0040Declaredvolatile; cannot be cached.ACC_TRANSIENT0x0080Declaredtransient; not written or read by a persistent object manager.ACC_SYNTHETIC0x1000Declared synthetic; not present in the source code.ACC_ENUM0x4000Declared as an element of an

31、enum.名稱和描述符都是對常量池中Constant_Utf8_info常量的索引。以上三個(gè)U2可以描述一個(gè)沒有初始值的變量定義了，如private static int i； 但是如果指定了private static int i = 1；那么則會(huì)用到名為ConstantValue的attribute_info結(jié)構(gòu)，下文講解attribute_info時(shí)詳解。變量中的屬性除了ConstantValue外還可能含有Synthetic，Signature，Deprecated，RuntimeVisibleAnnotations和RuntimeInvisibleAnnotations等屬性分別表示

32、該變量是否為編譯器合成的，變量的簽名，是否為廢棄的，運(yùn)行時(shí)可見注解，運(yùn)行時(shí)不可見注解。六，方法表Class文件中跟在變量表后面的是方法個(gè)數(shù)和方法表，該表結(jié)構(gòu)表示一個(gè)方法的定義，其中也會(huì)包括實(shí)例初始化方法（instance initialization method, ），類和接口初始化方法（class or interface initialization method, ）。方法表的描述如下?1234567method_infou2access_flags;u2name_index;u2descriptor_index;u2attributes_count;attribute_infoatt

33、ributesattributes_count;該結(jié)構(gòu)跟變量表的結(jié)構(gòu)幾乎完全相同，包括方法的訪問標(biāo)志位，名稱索引，描述符索引等。下表為方法的訪問標(biāo)志位映射Flag NameValueInterpretationACC_PUBLIC0x0001Declaredpublic; may be accessed from outside its package.ACC_PRIVATE0x0002Declaredprivate; accessible only within the defining class.ACC_PROTECTED0x0004Declaredprotected; may be a

34、ccessed within subclasses.ACC_STATIC0x0008Declaredstatic.ACC_FINAL0x0010Declaredfinal; must not be overridden (5.4.5).ACC_SYNCHRONIZED0x0020Declaredsynchronized; invocation is wrapped by a monitor use.ACC_BRIDGE0x0040A bridge method, generated by the compiler.ACC_VARARGS0x0080Declared with variable

35、number of arguments.ACC_NATIVE0x0100Declarednative; implemented in a language other than Java.ACC_ABSTRACT0x0400Declaredabstract; no implementation is provided.ACC_STRICT0x0800Declaredstrictfp; floating-point mode is FP-strict.ACC_SYNTHETIC0x1000Declared synthetic; not present in the source code.不同的

36、是，方法中包含的屬性種類跟變量中的屬性種類有所不同，其中可能包含Code，Exceptions，Synthetic，Signature，Deprecated，RuntimeVisibleAnnotations，RuntimeInvisibleAnnotations，RuntimeVisibleParameterAnnotations，RuntimeInvisibleParameterAnnotations，andAnnotationDefault。其中Code屬性中包含了該方法的方法體（下文詳解）。七，屬性表到目前為止我們已經(jīng)了解了字段表（變量表），方法表，常量池，訪問標(biāo)志位，類的繼承等幾乎全

37、部類的信息在Class文件中的表達(dá)方式了。但是你肯定發(fā)現(xiàn)，在方法表中，我們只了解到了方法的名稱，描述符，訪問控制等信息，卻沒有方法體的詳細(xì)描述。不過我們也提到了，方法的方法體是通過屬性表來記錄的。屬性表的結(jié)構(gòu)將在本小結(jié)進(jìn)行較為詳細(xì)的講解。你可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，變量表（field_info）方法表（method_info）常量表（cp_info）等結(jié)構(gòu)的頂級結(jié)構(gòu)都是Class文件，換句話說，這些結(jié)構(gòu)都是不可嵌套的。然而你也了解到了，我們接下來講的屬性表結(jié)構(gòu)卻是可以嵌套的，它可以存在在變量表，方法表結(jié)構(gòu)之內(nèi)，同樣也可以有類級別的屬性表。屬性表是一類相當(dāng)靈活的結(jié)構(gòu)，JVM定義了21種屬性定義，每一種屬性

38、都有自己的結(jié)構(gòu)和用途，有點(diǎn)類似常量池中的常量定義。21種屬性中我們只挑選個(gè)別與與我們關(guān)系比較密切的講解，其它屬性看官可以用同樣的分析方法自行研究了解。?12345attribute_info/屬性表的基本結(jié)構(gòu)，不同類型的屬性表以此為基礎(chǔ)各不相同u2attribute_name_index;u4attribute_length;u1infoattribute_length;以上代碼描述了屬性表的結(jié)構(gòu)定義，前兩個(gè)字節(jié)是對常量池中Constant_Utf8_info常量的索引，被索引的常量值為該屬性的名字。中間四個(gè)字節(jié)是屬性內(nèi)容的字節(jié)長度，算下4個(gè)字節(jié)能最多表示多大？2的32次方？不是，虛擬機(jī)規(guī)范中

39、規(guī)定一個(gè)方法不可超過65535個(gè)字節(jié)。最后的attribute_length 個(gè)字節(jié)則是屬性的內(nèi)容，如方法體字節(jié)碼指令集合。前面說了目前JVM預(yù)定義了21種屬性，參照AttributeJava SEclassfileConstantValueCodeStackMapTable650.0ExceptionsInnerClasses1.145.3EnclosingMethod5.049.0Synthetic1.145.3Signature5.049.0SourceFileSourceDebugExtension5.049.0L

40、ineNumberTableLocalVariableTableLocalVariableTypeTable5.049.0Deprecated1.145.3RuntimeVisibleAnnotations5.049.0RuntimeInvisibleAnnotations5.049.0RuntimeVisibleParameterAnnotations5.049.0RuntimeInvisibleParameterAnnotations5.049.0AnnotationDefault5.049.0BootstrapMethods751.0上表可以看出每種屬

41、性的名字和初始版本信息，Java SE7中新加入了BootstrapMethods屬性，invokedynamic指令等實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)語言的特性。限于篇幅，我們這里只分析Code，ContantValue屬性。一，ContantValue屬性定義了ContantValue屬性表的結(jié)構(gòu)?12345ConstantValue_attributeu2attribute_name_index;u4attribute_length;u2constantvalue_index;可以看出該屬性是定長的表結(jié)構(gòu)，總共有8個(gè)字節(jié)大小。前面講過了前兩部分用來表明屬性的名字和大小，ContantValue屬性表中的name

42、-index索引的常量值固定為“ContantValue”。另外該屬性只會(huì)出現(xiàn)在變量表（field_info）中，用來表示該變量的值。constantvalue_index也是對常量池中某常量的索引，其索引的常量類型根據(jù)變量的類型不同而不同，如下表Field TypeEntry TypelongCONSTANT_LongfloatCONSTANT_FloatdoubleCONSTANT_Doubleint,short,char,byte,booleanCONSTANT_IntegerStringCONSTANT_String二，Code屬性相比ConstantValue屬性，Code屬性相對復(fù)

43、雜些，其結(jié)構(gòu)定義如下?12345678910111213141516Code_attributeu2attribute_name_index;u4attribute_length;u2max_stack;u2max_locals;u4code_length;u1codecode_length;u2exception_table_length;u2start_pc;u2end_pc;u2handler_pc;u2catch_type;exception_tableexception_table_length;u2attributes_count;attribute_infoattributesa

44、ttributes_count;前兩部分與ConstantValue屬性表一樣，表示名字索引和大小，不同的是被索引的名字必須為“Code”。Code屬性只可以出現(xiàn)在方法表（method_info）中，但是如果一個(gè)方法為abstract或者native的，那么其方法表不可以包含Code屬性表。否則必須有且只有一個(gè)屬性表。 1) max_stack：表明方法執(zhí)行的任意時(shí)刻該方法操作數(shù)棧的最大深度。 2) max_locals：表明方法執(zhí)行的任意時(shí)刻該方法的本地變量表中變量的最多個(gè)數(shù)。 關(guān)于操作數(shù)棧，本地變量表等運(yùn)行時(shí)內(nèi)存的相關(guān)知識，下篇文章深入分析。 3) code_length：顧名思義，表明了

45、方法體的字節(jié)碼大小。 4) codecode_length：這里便是所有方法體字節(jié)碼的真正所在地了！JVM規(guī)范對這塊有很長篇幅的約束，如長度大于0小于65535等等已超出本文范圍，不做深究，感興趣可以查看/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-4.html#jvms-4.9接下來的兩個(gè)字節(jié)exception_table_length，定義了方法中異常表的個(gè)數(shù)。異常表的結(jié)構(gòu)JVM沒有單獨(dú)定義，而是直接定義在了Code屬性表中，每個(gè)異常表表示一個(gè)異常處理塊，從上面代碼可以看出，每個(gè)異常表有4個(gè)U2字節(jié)： 1) start_pc：異

46、常處理塊的開始字節(jié)碼索引（codecode_length中）取值范圍是0, end_pc). 2) end_pc：異常處理塊的結(jié)束字節(jié)碼索引（codecode_length中）取值范圍是(start_pc, code_length).這里有個(gè)有趣的地方，start_pic被定義為inclusive的，就是可以包含第start_pc個(gè)字節(jié)碼, 而end_pc被定義為exclusive的，是不包含第end_pc個(gè)字節(jié)碼的，這樣就有一個(gè)問題，如果代碼長度為65535，并且end_pc也是65535那么最后一個(gè)字節(jié)碼指令就無法被異常處理塊捕獲處理。這是JVM設(shè)計(jì)中的一個(gè)BUG，規(guī)范中已經(jīng)指出。（嚴(yán)謹(jǐn)程

47、度可見一斑） 3) handler_pc：異常處理代碼的字節(jié)碼索引（codecode_length中）。 5) catch_type：捕獲異常的類型，常量池中constant_class_info常量的索引，如果是0則捕獲所有異常。異常表后面是另一個(gè)屬性表的信息了。在Code屬性表中的屬性表（可見屬性表的靈活性了吧）可以是LineNumberTable，LocalVariableTable，LocalVariableTypeTable，andStackMapTable中的一個(gè)或多個(gè)，主要提供IDE調(diào)試功能用的。這里我們就不再分析。八，定義到此為止我們整個(gè)Class文件結(jié)構(gòu)已經(jīng)分析的差不多了，相

48、信如果你從頭認(rèn)真閱讀后會(huì)有很大收獲的。但是我們上面還有一個(gè)問題沒有弄明白就是binary class or interface name，unqualified name，descriptor有什么區(qū)別和意義。1）binary class or interface name，在Class文件中一個(gè)類或接口的名字通常都是全限定名（包名+類名），這就稱作binary names。如java.lang.Thread。但是由于當(dāng)年ASCII中點(diǎn)號（.）常被用來表示某些特用意義，因此Java中用斜杠（/）來代替了它，就變成了java/lang/Thread。這就是binary class。2）unqua

49、lified name，Class文件中變量，方法的名字以非限定名的形式保存的，簡單講就是單純的變量名或方法名，是不能包含./;等ASCII字符的。但有個(gè)例外，前者是實(shí)例初始化方法，后者是類初始化方法。3）descriptor，用來描述變量或方法類型的字符串。即用一個(gè)或多個(gè)簡單的字符來表達(dá)Java中的不同類型，其對應(yīng)表如下BaseTypeCharacterTypeInterpretationBbytesigned byteCcharUnicode character code point in the Basic Multilingual Plane, encoded with UTF-16Ddoubledouble-precision floating-point valueFfloatsingle-precision floating-point valueIintintegerJlonglong integerLClassName;referencean instance of classClassNameSshortsigned shortZbooleantrueorfalsereferenceone array dimension對于一個(gè)int類型的變量其descriptor就是 I對于一個(gè)Object類型的變量其descriptor就是Lj