Java字节码常量池深度剖析与字节码整体结构分解

Posted 2021-01-02 cexo

常量池深度剖析：

在上一次【https://www.cnblogs.com/webor2006/p/9416831.html】中已经将常量池分析到了2/3了，接着把剩下的分析完，先回顾一下我们编译的源文件为：

然后用javap -verbose查看一下编译字节码的信息，其中字符串相关的如下：

而对应用Hex Fiend来查看字符码的二进制文件的位置如下：

另外在继续分析之前再来回顾下常量的对应表，如下：

好下面开始，先来读一个字节来看一下是什么类型的常量：

查表可以看到是属于这个常量：

接着2个字节表示字符串的长度，所以往下数二个字节：

长度为4，则下往下数4个字节则为常量的内容：

用javap -verbose来确认一下是否也是它：

接下来继续读一个字节：

又是同样的常量类型，所以直接再读二个字节来看一下字符串的长度是多少：

长度为3，则往后再数3个字节：

看一下javap -verbose：

实际上"getA()I"就可以确认其方法名为getA，无参，并且返回值为整型，就可以完全的对应的源程序中的方法了。

接下来继续往下，读一个字节：

同样的类型，不多说，直接往下再看两个字节来决定字符串的长度：

占四个字节，于是乎往后再数四个字节：

对一下javap -verbose：

继续往下，读一个字节：

再数2个字节：

往下数四个字节：

对应于javap -verbose:

而同样的“setA(I)V”，表示方法名为setA，方法的参数为整型，无返回值，这样又可以定位到具体的唯一的方法了。

继续往下：

往下数10个字节：

对应javap -verbose:

代表源文件，再往下读：

长度为12，往下数12个字节：

而这两个信息描述了当前字节码文件是由哪个源文件编译出来的，所以这也是为啥在执行javap命令时有如下一个信息：

继续往下走：

此时不再是01类型的常量了，而是12，所以具体它代表什么类型还得查表，如下：

其第二项表示名称的索引，而第三项为描述的索引，所以往下读4个字节：

看一下javap -verbose所显示的：

其中方法名称为<init>表示是构造方法，而()V表示该构造方法不带参数没的返回值，也就是默认构造方法。

接下来继续：

又是同样的常量，所以直接往后数四个字节：

对应javap -verbose:

这个信息表示成员变量a，如下：

继续往下看：

字符串常量，对它的分析已经了如指掌了，往后数两个字节来看下字符串的长度：

长度为24，则往后数24个字节：

对应javap -verbose:

表示类的全局限定名，注意反应到字节码文件来说全局限定名都是以“/”分隔的，而不像我们看到的包名那样以“.”分隔的，继续往下：

再往下数两个字节：

16，则往下数16个字节：

对应javap -verbose：

表示当前类的父类的完全限制名，到此，常量池就全部分析完了~所以总结一下，对于一个类常量池的大小是不定的，那JVM如何在字体码文件中来知道常量池在哪结束呢？首先字符码能知道常量池的总大小，如下：

为24个，但是由于第一个为备用的，所以总常量池的大小为23，而每个常量第一个字节都是什么类型的常量，然后不同的常量其往下读几个字节都是确定的，所以这样就可以知道读到哪常量池就结束了。

字节码整体结构分解：

上面已经将整个常量池都已经分析完了，那之后还有那么多字节：

对应javap -verbose：

Classfile /Users/xiongwei/Documents/workspace/IntelliJSpace/jvm_lectue/out/production/classes/com/jvm/bytecode/MyTest1.class
  Last modified Aug 10, 2018; size 479 bytes
  MD5 checksum 4616561f95c24d6b04ea48a360437b8d
  Compiled from "MyTest1.java"
public class com.jvm.bytecode.MyTest1
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#21         // com/jvm/bytecode/MyTest1.a:I
   #3 = Class              #22            // com/jvm/bytecode/MyTest1
   #4 = Class              #23            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               a
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;
  #14 = Utf8               getA
  #15 = Utf8               ()I
  #16 = Utf8               setA
  #17 = Utf8               (I)V
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               MyTest1.java
  #20 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #21 = NameAndType        #5:#6          // a:I
  #22 = Utf8               com/jvm/bytecode/MyTest1
  #23 = Utf8               java/lang/Object
{
  public com.jvm.bytecode.MyTest1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: iconst_1
         6: putfield      #2                  // Field a:I
         9: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      10     0  this   Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;

  public int getA();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field a:I
         4: ireturn
      LineNumberTable:
        line 7: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;

  public void setA(int);
    descriptor: (I)V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: iload_1
         2: putfield      #2                  // Field a:I
         5: return
      LineNumberTable:
        line 11: 0
        line 12: 5
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       6     0  this   Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;
            0       6     1     a   I
}
SourceFile: "MyTest1.java"

目前还分析不了，因为还缺少知识理论，所以先来补一补知识，先来对字节码的整体结构有一个了解，先来看张图：

目前已经学习了前三个结构，如下：

接着来了解新的字节结构，接下来是“Access Flags”，表示访问修饰符：

如：public、public static、public abstract、private、protected等。 

接着往下表示当前类的名字，如下：

再往下表示父类的名字：

接下来表示接口相关的信息：

其中可以发现一个细节：

父类的字节数是确定的，而接口是不确实的，这也跟java的单继承多实现的特性吻和。

继续往下则是字段相关的信息：

接下来由是类的方法相关的一些信息：

这个就比较复杂了，因为方法里面有执行代码，在未来会学习到。

最后则表示当前类的一些附加的属性：

因为JVM在编译时会增加一些特定的一些属性信息。