深刻理解Java Class文件格式（二）

class文件中的特殊字符串

首先說明一下， 所謂的特殊字符串出如今class文件中的常量池中， 因此在上一篇博客中， 只是對常量池介紹了一個大概。 本着按部就班和減小跨度的原則， 首先把class文件中的特殊字符串作一個詳細的介紹， 而後再回過頭來繼續講解常量池。 

在上文中， 咱們提到特殊字符串是常量池中符號引用的一部分， 至於符號引用的概念， 會在之後提到。 如今咱們將重點放在特殊字符串上。 特殊字符串包括三種： 類的全限定名， 字段和方法的描述符， 特殊方法的方法名。 下面咱們就分別介紹這三種特殊字符串。

（1） 類的全限定名

在常量池中， 一個類型的名字並非咱們在源文件中看到的那樣， 也不是咱們在源文件中使用的包名加類名的形式。 源文件中的全限定名和class文件中的全限定名不是相同的概念。 源文件中的全新定名是包名加類名， 包名的各個部分之間，包名和類名之間， 使用點號分割。 如Object類， 在源文件中的全限定名是java.lang.Object 。 而class文件中的全限定名是將點號替換成「/」 。 例如， Object類在class文件中的全限定名是 java/lang/Object 。 若是讀者以前沒有接觸過class文件格式， 是class文件格式的初學者， 在這裏沒必要知道全限定名在class文件中是如何使用的， 只須要知道， 源文件中一個類的名字， 在class文件中是用全限定名錶述的。 

（2） 描述符

咱們知道在一個類中能夠有若干字段和方法， 這些字段和方法在源文件中如何表述， 咱們再熟悉不過了。 既然如今咱們要學習class文件格式， 那麼咱們就要問， 一個字段或一個方法在class文件中是如何表述的？ 在本文中， 咱們會討論方法和字段在class文件中的描述。 方法和字段的描述符並不會把方法和字段的全部信息全都描述出來， 畢竟描述符只是一個簡單的字符串。 

在講解描述符以前， 要先說明一個問題， 那就是全部的類型在描述符中都有對應的字符或字符串來對應。 好比， 每種基本數據類型都有一個大寫字母作對應， void也有一個大寫字符作對應。 下表是void和基本數據類型在描述符中的對應。

基本數據類型和void類型	類型的對應字符
byte	B
char	C
double	D
float	F
int	I
long	J
short	S
boolean	Z
void	V

基本上都是以類型的首字符變成大寫來對應的， 其中long和boolean是特例， long類型在描述符中的對應字符是J， boolean類型在描述符中的對應字符是Z 。 

基本類型和void在描述符中都有一個大寫字符和他們對應， 那麼引用類型（類和接口，枚舉）在描述符中是如何對應的呢？ 引用類型的對應字符串（注意， 引用類型在描述符中使用一個字符串作對應） ， 這個字符串的格式是：

 「L」 + 類型的全限定名 + 「;」

注意，這三個部分之間沒有空格， 是緊密排列的。 如Object在描述符中的對應字符串是： Ljava/lang/Object;  ； ArrayList在描述符中的對應字符串是： Ljava/lang/ArrayList;  ； 自定義類型com.example.Person在描述符中的對應字符串是： Lcom/example/Person; 。

咱們知道， 在Java語言中數組也是一種類型， 一個數組的元素類型和他的維度決定了他的類型。 好比， 在 int[] a 聲明中， 變量a的類型是int[] ， 在 int[][] b 聲明中， 變量b的類型是int[][] , 在 Object[] c 聲明中， 變量c的類型是Object[] 。既然數組是類型， 那麼在描述符中， 也應該有數組類型的對應字符串。 在class文件的描述符中， 數組的類型中每一個維度都用一個 [ 表明， 數組類型整個類型的對應字符串的格式以下：

若干個「[」  +  數組中元素類型的對應字符串 

下面舉例來講名。 int[]類型的對應字符串是： [I  。 int[][]類型的對應字符串是： [[I 。 Object[]類型的對應字符串是： [Ljava/lang/Object; 。 Object[][][]類型的對應字符串是： [[[Ljava/lang/Object; 。

介紹完每種類型在描述符中的對應字符串， 下面就開始講解字段和方法的描述符。 

字段的描述符就是字段的類型所對應的字符或字符串。 如： int i 中， 字段i的描述符就是 I 。 Object o中， 字段o的描述符就是 Ljava/lang/Object;  。 double[][] d中， 字段d的描述符就是 [[D 。 

方法的描述符比較複雜， 包括全部參數的類型列表和方法返回值。 它的格式是這樣的：

   (參數1類型 參數2類型 參數3類型 ...)返回值類型

其中， 無論是參數的類型仍是返回值類型， 都是使用對應字符和對應字符串來表示的， 而且參數列表使用小括號括起來， 而且各個參數類型之間沒有空格， 參數列表和返回值類型之間也沒有空格。 

下面舉例說明（此表格來源於《深刻Java虛擬機》）。

   
 
   
   
    
   
   boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toOffset, String other, int ooffset, int len)
([BII)I    int read(byte[] b, int off, int len )
()[[Ljava/lang/Object;    Object[][] getObjectArray()

方法描述符	方法聲明
()I	int getSize()
()Ljava/lang/String;	String toString()
([Ljava/lang/String;)V	void main(String[] args)
()V	void wait()
(JI)V	void wait(long timeout, int nanos)
(ZILjava/lang/String;II)Z	boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toOffset, String other, int ooffset, int len)
([BII)I	int read(byte[] b, int off, int len )
()[[Ljava/lang/Object;	Object[][] getObjectArray()

（3） 特殊方法的方法名

首先要明確一下， 這裏的特殊方法是指的類的構造方法和類型初始化方法。 構造方法就不用多說了， 至於類型的初始化方法， 對應到源碼中就是靜態初始化塊。 也就是說， 靜態初始化塊， 在class文件中是以一個方法表述的， 這個方法一樣有方法描述符和方法名。 

類的構造方法的方法名使用字符串 <init> 表示， 而靜態初始化方法的方法名使用字符串 <clinit> 表示。 除了這兩種特殊的方法外， 其餘普通方法的方法名， 和源文件中的方法名相同。

總結

到此爲止， 關於特殊字符串就講解完了。 最後作一下總結：

class文件中的特殊字符串包括類（包括接口， 枚舉）的全限定名， 字段的描述符和方法的描述符。 其中類的全限定名比較簡單易於理解， 字段和方法的描述符因爲涉及到每種類型的映射， 可能稍顯複雜。 要理解描述符， 主要是要熟記每種類型（包括8種基本數據類型，類類型， 數組類型和void）在描述符中所對應的描述字符或字符串。 

還有一點須要注意， 就是方法和字段的描述符中， 不包括字段名和方法名， 字段描述符中只包括字段類型， 方法描述符中只包括參數列表和返回值類型。