【JVM虛擬機】(8)--深刻理解Class中--方法、屬性表集合

時間 2020-06-18

標籤 JVM虛擬機深刻理解 class 方法屬性集合欄目快樂工作简体版

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#<center>深刻理解Class中--方法、屬性表集合</center>html

以前有關class文件已經寫了兩篇博客：java

一、【JVM虛擬機】(5)---深刻理解JVM-Class中常量池jvm

二、【JVM虛擬機】(6)---深刻理解Class中訪問標誌、類索引、父類索引、接口索引函數

三、【JVM虛擬機】(7)---深刻理解Class中-屬性集合學習

那麼這篇博客主要講有關 方法表集合 相關的理解和代碼示例。ui

方法表集合: 告知該方法是什麼修飾符修飾？是否有方法值？返回類型是什麼？方法名稱，方法參數，還有就是方法內的一些信息。spa

1、方法集合概念

一、概念

方法表集合：方法表集合和屬性表集合其實很類似,都是由一個計數器(方法)和若干個方法表構成，只不過方法表的結構相對複雜不少。3d

方法表的結構體：訪問標誌(access_flags)、名稱索引(name_index)、描述索引(descriptor_index)、屬性表(attribute_info)集合組成。code

method_info {
                    u2 access_flags;
                    u2 name_index;
                    u2 descriptor_index;
                    u2 attributes_count;
                    attribute_info attributes[attributes_count];
             }

1)、訪問標誌htm

很少說了,和屬性中的其實差很少，只是有些修飾符不同。

2）、名稱索引

就是指這個方法的名稱。如：'public void getXX()'中，getXX就是名稱索引。名稱索引佔兩個字節，這個方法的名稱以UTF-8格式的字符串存儲在這個常量池項中。

3)、描述索引

指這個方法的返回值,方法內參數信息。一個方法的描述包含若干個參數的數據類型和返回值的數據類型。

4)、屬性表(attribute_info)集合

下面講

## 2、屬性表集合

一、概述

在Class文件、字段表、方法表均可以攜帶本身的屬性表集合，用於描述某些場景專有的信息。在方法表中, 屬性表集合記錄了某個方法的一些屬性信息，這些信息包括：

這個方法的代碼實現，即方法的可執行的機器指令
這個方法聲明的要拋出的異常信息
這個方法是否被@deprecated註解表示
這個方法是不是編譯器自動生成的

**屬性表（attribute_info）**結構體的通常結構以下所示：

屬性表佔着很是大的一部分且定義了衆多屬性,上面只列舉了4個,查看完成的:JDK1.7版本中21項屬性表集合簡要介紹

下面介紹兩個重要的屬性

一、Code屬性

code屬性比較複雜，它是通過編譯器編譯成字節碼指令以後的數據。就是說java程序中的方法體通過javac編譯器處理後，最終變成字節碼存儲在Code屬性內。

並不是全部方法表都有這個屬性，接口和抽象類就沒有【沒有方法體】。
Code屬性是Class文件中最重要的一個屬性，在Class文件中，Code屬性用於描述代碼，全部的其它數據項目都用來描述元數據，瞭解code屬性對了解字
節碼執行引擎來講是必要基礎。

Code屬性表的組成部分：

機器指令——code

目前的JVM使用一個字節表示機器操做碼，即對JVM底層而言，它能表示的機器操做碼很少於2的 8 次方，即 256個。class文件中的機器指令部分是class文件中最重要的部分，而且很是複雜。

異常處理跳轉信息

若是代碼中出現了**try{}catch{}塊，那麼try{}塊內的機器指令的地址範圍記錄下來，而且記錄對應的catch{}塊中的起始機器指令地址，當運行時在try塊中有異常拋出的話，JVM會將catch{}塊對應懂得其實機器指令地址傳遞給PC寄存器**，從而實現指令跳轉；

Java源碼行號和機器指令的對應關係---LineNumberTable屬性表

編譯器在將java源碼編譯成class文件時，會將源碼中的語句行號跟編譯好的機器指令關聯起來，這樣的class文件加載到內存中並運行時，若是拋出異常，JVM能夠根據這個對應關係，拋出異常信息，告訴咱們咱們的源碼的多少行有問題，方便咱們定位問題。

Code屬性表結構體:

一、attribute_name_index : 屬性名稱索引，佔有2個字節，其內的值指向了常量池中的某一項，該項表示字符. 串「Code」;

二、attribute_length : 屬性長度，佔有 4個字節，其內的值表示後面有多少個字節是屬於此Code屬性表的；

三、max_stack : 操做數棧深度的最大值，佔有 2 個字節，在方法執行的任意時刻，操做數棧都不該該超過這個值，虛擬機的運行的時候，會根據這個值來設置該方法對應的棧幀(Stack Frame)中的操做數棧的深度；

四、max_locals 最大局部變量數目，佔有 2個字節，其內的值表示局部變量表所須要的存儲空間大小；

五、code_length : 機器指令長度，佔有 4 個字節，表示跟在其後的多少個字節表示的是機器指令；

六、code 機器指令區域，該區域佔有的字節數目由 code_length中的值決定。JVM最底層的要執行的機器指令就存儲在這裏；

七、exception_table_length : 顯式異常表長度，佔有2個字節，若是在方法代碼中出現了try{} catch()形式的結構，該值不會爲空，緊跟其後會跟着若干個exception_table結構體，以表示異常捕獲狀況；

八、exception_table : 顯式異常表，佔有8 個字節，start_pc,end_pc,handler_pc中的值都表示的是PC計數器中的指令地址。exception_table表示的意思是：若是字節碼從第start_pc行到第end_pc行之間出現了catch_type所描述的異常類型，那麼將跳轉到handler_pc行繼續處理。

九、attribute_count : 屬性計數器，佔有 2 個字節，表示Code屬性表的其餘屬性的數目

十、attribute_info : 表示Code屬性表具備的屬性表，它主要分爲兩個類型的屬性表：「LineNumberTable」類型和「LocalVariableTable」類型。「LineNumberTable」類型的屬性表記錄着Java源碼和機器指令之間的對應關係「LocalVariableTable」類型的屬性表記錄着局部變量描述

二、ConstantValue屬性

之因此學習這個，是由於後面類加載機制有聯繫到這個屬性

這個屬性的做用是通知虛擬機爲靜態變量賦值，只要被static修飾的變量纔有這個屬性，【有該屬性的字段必須有ACC_STATIC訪問標誌，反過來不必定】。

對於 "int x = 123" 和 "static int x =123"這類代碼在平常編寫中很常見，但虛擬機對這兩種變量賦值的時刻卻不一樣。
對於非static變量[實例變量]，是在實例構造器<init>進行
對於類變量,有兩種方式選擇
①在類構造器<clinit>方法中賦值
②使用ConstantValue屬性初始化
目前Sun javac編譯器是這麼作的【具體咋作不知道 = =】，若是同時使用final和static修飾一個變量[這種修飾就至關於個常量],而且是String或基本類型，就使用②，
若是沒有被final修飾或不是基本類型和String，就選擇①在<clinit>方法中初始化
//有關這點我在上篇博客舉過例子，最後幾句話也對這個解釋的很清楚。

## 3、示例

有關方法的代碼示例，我就不親自測了，由於有位博主寫的已經很清晰啦，我本身寫也沒那麼清晰。

一、訪問標誌

public static synchronized final void greeting(){  
}

**greeting()**方法的修飾符有：public、static、synchronized、final 這幾個修飾符修飾，那麼相對地，

greeting()方法的訪問標誌中的ACC_PUBLIC、ACC_STATIC、ACC_SYNCHRONIZED、ACC_FINAL標誌位都應該是1

從上面第一張圖能夠得出,該訪問標誌的值應該是十六進制0x0039。

二、名稱索引和描述符索引

緊接着訪問標誌（access_flags）後面的兩個字節，叫作名稱索引(name_index)，這兩個字節中的值是指向了常量池中某個常量池項的索引，該常量池項表示這這個方法名稱的字符串。

方法描述符索引(descrptor_index)是緊跟在名稱索引後面的兩個字節，這兩個字節中的值跟名稱索引中的值性質同樣，都是指向了常量池中的某個常量池項。這兩個字節中的指向的常量池項，是表示了方法描述符的字符串。

三、代碼示例

package com.louis.jvm;  
public class Simple {  
    public static synchronized final void greeting(){  
        int a = 10;  
    }  
}

1)、 Simple.class文件以下所示

注意 :方法表集合的頭兩個字節，即方法表計數器（method_count）的值是0x0002，它表示該類中有2 個方法。注意到，咱們的Simple.java中就定義了一個greeting()方法，爲何class文件中會顯示有兩個方法呢？

緣由：若是咱們在類中沒有定義實例化構造方法，JVM編譯器在將源碼編譯成class文件時，會自動地爲這個類添加一個不帶參數的實例化構造方法，這種添加是字節碼級別的，JVM對全部的類實例化構造方法名採用了相同的名稱：「<init>」。若是咱們顯式地以下定義Simple()構造函數，這個類編譯出來的class文件和上面的不帶Simple構造方法的Simple類生成的class文件是徹底相同的。

2)、Simple.class 中的<init>() 方法

解釋：

一、方法訪問標誌(access_flags) ：佔有 2個字節，值爲0x0001,即標誌位的第 16 位爲 1，因此該**<init>()**方法的修飾符是：ACC_PUBLIC;

二、 名稱索引(name_index)：佔有 2 個字節，值爲 0x0004，指向常量池的第 4項，該項表示字符串'<init>'，即該方法的名稱是'<init>';

三、描述符索引(descriptor_index): 佔有 2 個字節，值爲0x0005,指向常量池的第 5 項，該項表示字符串「()V」，即表示該方法不帶參數，而且無返回值（構造函數確實也沒有返回值）；

四、屬性計數器（attribute_count) : 佔有 2 個字節，值爲0x0001,表示該方法表中含有一個屬性表，後面會緊跟着一個屬性表；

五、屬性表的名稱索引(attribute_name_index) ：佔有 2 個字節，值爲0x0006,指向常量池中的第6 項，該項表示字符串「Code」，表示這個屬性表是Code類型的屬性表；

六、 屬性長度（attribute_length)：佔有4個字節，值爲0x0000 0011，即十進制的 17，代表後續的 17 個字節能夠表示這個Code屬性表的屬性信息；

七、 操做數棧的最大深度（max_stack）：佔有2個字節，值爲0x0001,表示棧幀中操做數棧的最大深度是1；

八、局部變量表的最大容量（max_variable）：佔有2個字節，值爲0x0001, JVM在調用該方法時，根據這個值設置棧幀中的局部變量表的大小；

九、 機器指令數目(code_length) ：佔有4個字節，值爲0x0000 0005,表示後續的5 個字節 0x2A 、0xB七、 0x00、0x0一、0xB1表示機器指令;

十、機器指令集(code[code_length]) ：這裏共有 5個字節，值爲0x2A 、0xB七、 0x00、0x0一、0xB1；

十一、顯式異常表集合（exception_table_count)：佔有2 個字節，值爲0x0000,表示方法中沒有須要處理的異常信息；

十二、Code屬性表的屬性表集合（attribute_count）：佔有2 個字節，值爲0x0000，表示它沒有其餘的屬性表集合，由於咱們使用了**-g:none** 禁止編譯器生成Code****屬性表的 LineNumberTable 和LocalVariableTable;

解釋下機器指令集：

第一個字節 **0x2A：查詢Java 虛擬機規範中關於操做碼的解釋，0x2A 對應的操做是"aload_0",做用是將第一個引用類型局部變量推送至棧頂；

第二個字節 0xB7 :0xB7 對應的操做是："invokespecial",做用是調用超類構造方法、實例初始化方法或私有方法；它****帶有2個字節的參數，即後面的 0x00、0x01 是它的參數，這個參數是某個常量池中的索引，指向了常量池的第一項，該項表示一個方法引用項CONSTANT_Methodref_info結構體，表示java.lang.Object 類中的**<init>()方法，即 java/lang/Object."<init>":()V。這條指令的意思就是調用父類Object的構造方法<init>()**；

第5個字符是0xB1 : 對應操做是：「Ireturn」,做用是表示無返回值的方法返回，結束方法調用，這條語句放在方法的機器碼最後，表示方法結束調用，返回。

咱們可使用javap -v Simple > Simple.txt，查看反編譯信息是怎樣顯示這一信息的：

3）Simple.class 中的greeting() 方法

解釋：

一、方法訪問標誌(access_flags) ：佔有 2個字節，值爲 0x0039 ,即二進制的00000000 00111001,即標誌位的第十一、十二、1三、16位爲1，根據上面講的方法標誌位的表示，能夠獲得該**greeting()**方法的修飾符有：ACC_SYNCHRONIZED、ACC_FINAL、ACC_STATIC、ACC_PUBLIC;

二、 名稱索引(name_index)：佔有 2 個字節，值爲 0x0007，指向常量池的第 7 項，該項表示字符串「greeting」，即該方法的名稱是「greeting」;

三、描述符索引(descriptor_index): 佔有 2 個字節，值爲0x0005,指向常量池的第 5 項，該項表示字符串「()V」，即表示該方法不帶參數，而且無返回值；

四、屬性計數器（attribute_count): 佔有 2 個字節，值爲0x0001,表示該方法表中含有一個屬性表，後面會緊跟着一個屬性表；

六、屬性長度（attribute_length）：佔有4個字節，值爲0x0000 0010，即十進制的16，代表後續的16個字節能夠表示這個Code屬性表的屬性信息；

七、操做數棧的最大深度（max_stack） ：佔有2個字節，值爲0x0001,表示棧幀中操做數棧的最大深度是1；

八、 局部變量表的最大容量（max_variable）：佔有2個字節，值爲0x0001, JVM在調用該方法時，根據這個值設置棧幀中的局部變量表的大小；

九、器指令數目(code_length)：佔有4 個字節，值爲0x0000 0004,表示後續的4個字節0x十、 0x0A、 0x3B、0xB1的是表示機器指令;

十、機器指令集(code[code_length])：這裏共有4 個字節，值爲0x十、 0x0A、 0x3B、0xB1 ；

十一、顯式異常表集合（exception_table_count）：佔有2 個字節，值爲0x0000,表示方法中沒有須要處理的異常信息；

12 Code屬性表的屬性表集合（attribute_count）：佔有2 個字節，值爲0x0000，表示它沒有其餘的屬性表集合，由於咱們使用了**-g:none** 禁止編譯器生成Code****屬性表的 LineNumberTable 和LocalVariableTable;

指令集解釋

第一個字節 0x10 : 查詢Java虛擬機規範中關於操做碼的解釋，0x10 對應的操做是"bipush"," 做用是將單字節的常量值（-128~127）推送至棧頂，它要求一個參數，後面的 0x0A 便是須要推送到棧頂的單字節，注意這裏的 0x0A 是16進制，就是咱們在代碼裏寫的"a=10"中的10。

第三個字節"3B" : 「3B」對應的操做是："istore_0",做用是將棧頂int 型數值存入第一個局部變量。咱們在greeting() 方法中就聲明瞭一個局部變量a，JVM的運行的時候，將這個局部變量a解析，並放置到局部變量表中的第一個位置；上述的0x10 0x0A 指令已經將0x0A 推送到了棧頂了，而後 0x3B指令便將棧頂的0x0A 取出，賦值給局部變量表中的第一個參數，即局部變量a，這樣就完成了對局部變量a的賦值；

第4個字符是0xB1 : 對應操做是：「Ireturn」,做用是表示無返回值的方法返回，結束方法調用，這條語句放在方法的機器碼最後，表示方法結束調用，返回。

咱們可使用javap -v Simple > Simple.txt，查看反編譯信息是怎樣顯示這一信息的：

### 參考

這篇文章基本上是參考，很是感謝做者分享，寫的很清楚:《Java虛擬機原理圖解》

只要本身變優秀了，其餘的事情纔會跟着好起來（少將6）

原文出處：https://www.cnblogs.com/qdhxhz/p/10727117.html

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