Class文件結構全面解析(下)

類索引和父類索引java

類索引(this_class)和父類索引(super_class)都是一個u2類型的數據,類索引用於肯定這個類的全限定名,父類索引用於肯定這個類的父類全限定名。因爲java語言不容許多重繼承,因此父類索引只有一個。編程

類索引和父類索引各自指向常量池中類型爲CONSTANT_Class_info的類描述符,再經過類描述符中的索引值找到常量池中類型爲CONSTANT_Utf8_info的字符串。再來看一下以前的Class文件例子:數組

結合以前javap分析出來的常量池內容:學習

#3 = Class         #17        // OneMoreStudy
   #4 = Class         #18        // java/lang/Object
  #17 = Utf8          OneMoreStudy
  #18 = Utf8          java/lang/Object

類索引爲0x0003,去常量池裏找索引爲3的類描述符,類描述符中的索引爲17,再去找索引爲17的字符串,就是「OneMoreStudy」。this

父類索引爲0x0004,去常量池裏找索引爲4的類描述符,類描述符中的索引爲18,再去常量池裏找索引爲18的字符串,就是「java/lang/Object」。3d

接口索引集合code

接口索引集合(interface)是一組u2類型的數據的集合,因爲java語言容許實現多個接口,因此接口索引也有多個,它們按照implements語句後的接口順序從左到右依次排列在接口索引集合中。接口索引集合的第一項數據是接口集合計數值(interfaces_count),表示有多少接口索引。若是該類沒有實現任何接口,那麼該計數值爲0,後面的接口索引表不佔任何字節。以前的例子OneMoreStudy類沒有實現任何接口,因此接口集合計數值就是0,以下圖:對象

字段表集合blog

字段表(field_info)是用來描述接口或類中聲明的變量。包括類級變量(靜態變量)和實例級變量(成員變量),可是不包括在方法內部聲明的局部變量。具體結構以下表:繼承

字段表中的access_flags,和類的access_flags是很是相似的,可是標識和含義是不同的。具體以下表:

這裏提到了簡單名稱、描述符,和全限定名有什麼區別呢?稍微說一下。

簡單名稱是沒有類型和參數修飾的方法或字段名稱,好比OneMoreStudy類中的number字段和plusOne()方法的簡單名稱分別是「number」和「plusOne」。

全限定名是把類全名中的「.」替換成「/」就能夠了,好比java.lang.Object類的全限定名就是「java/lang/Object」。

描述符是用來描述字段的數據類型、方法的參數列表(包括數量、類型以及順序)和返回值。基礎數據類型和無返回的void類型都有一個大寫字母表示,對象類型用字符L加對象的全限定名來表示,以下表:

對於數組類型,每一維度使用一個前置的「[」字符來描述,好比java.lang.Object[][]的二維數據,就是「[[Ljava/lang/Object」。在描述方法時,按照先參數列表,後返回值的順序描述,參數列表按照嚴格順序放在「()」值中,好比boolean equals(Object anObject),就是「(Ljava/lang/Object)B」。

再來看一下以前的Class文件例子:

OneMoreStudy類中只有一個字段number,因此字段計數值爲0x0001。字段number只被private修飾,沒有其餘修飾,因此字段的訪問標誌位爲0x0002。字段的簡單名稱索引是0x0005,去常量池中找索引爲5的字符串,爲「number」。字段的描述符索引爲0x0006,去常量池中找索引爲6的字符串,爲「I」,是基本類型int。如下是常量池相關內容:

#5 = Utf8          number
   #6 = Utf8          I

字段number的屬性計數值爲0x0000,也就是沒有須要額外描述的信息。

字段表集合中不會列出從父類或者父接口中繼承而來的字段,但有可能列出原版Java代碼中沒有的字段,好比在內部類中爲了保持對外部類的訪問性,會自動添加指向外部類實例的字段。

方法表集合

方法表的結構和字段表的是同樣的,也是依次包括了訪問標誌(access_flags)、名稱索引(name_index)、描述符索引(descriptor_index)和屬性表集合(attributes)。具體以下表:

對於方法的訪問標誌,全部標誌位和取值以下表:

方法中的Java代碼,通過編譯器編程成字節碼指令後,放在方法屬性表集合中一個名爲「Code」的屬性裏,後面會有更多分享。

再來看一下以前的Class文件例子:

方法計算值爲0x0003,表示集合中有兩個方法(編譯器自動添加的無參構造方法和源碼中的plusOne方法)。第一個方法的訪問標誌是0x0001,表示只有ACC_PUBLIC標誌爲true。

名稱索引爲0x0007,在常量池中爲索引爲7的字符串爲「」,這就是編譯器自動添加的無參構造方法。描述符索引爲0x0008,在常量池中爲索引爲7的字符串爲「()V」,方法的屬性計數值爲0x0001,表示該方法有1個屬性,屬性名稱索引爲0x0009,在常量池中爲索引爲7的字符串爲「Code」。如下是常量池相關內容:

#7 = Utf8          <init>
   #8 = Utf8          ()V
   #9 = Utf8          Code

屬性表集合

屬性表(attribute_info)在前面的分享中出現了幾回,在Class文件、字段表、方法表均可以有本身的屬性表集合,用來描述某些場景下特有的信息。

屬性表不在要求具備嚴格的順序,而且只要不與已有的屬性名重複,任何人實現的編譯器均可以寫入本身定義的屬性信息,Java虛擬機在運行時會忽略掉它不認識的屬性。

我總結了一些比較常見的屬性,以下表:

對於每一個屬性,它的名稱都從常量池中引用一個CONSTANT_Utf8_info類型的常量,而屬性值的結構則是徹底自定義的,只須要用一個u4類型來講明屬性值所佔的位數就能夠了。具體結構以下:

總結

Class文件主要由魔數、次版本號、主版本號、常量池集合、訪問標誌、類索引、父類索引、接口索引集合、字段表集合、方法表集合和屬性表集合組成。隨着JDK版本的不斷升級,Class文件結構也在不斷更新,學習之路,永不止步。

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