Jvm（38），class文件结构----字段表集合

Posted 2021-01-07 qingruihappy

0.前言

读完本文，你将会学到：

1、类中定义的field字段是如何在class文件中组织的 2、不同的数据类型在class文件中是如何表示的 3、static final类型的field字段的初始化赋值问题

1.概述

字段表集合是指由若干个字段表（field_info）组成的集合。对于在类中定义的若干个字段，经过JVM编译成class文件后，会将相应的字段信息组织到一个叫做字段表集合的结构中，字段表集合是一个类数组结构，如下图所示：

注意：这里所讲的字段是指在类中定义的静态或者非静态的变量，而不是在类中的方法内定义的变量。请注意区别。

比如，如果某个类中定义了5个字段，那么，JVM在编译此类的时候，会生成5个字段表（field_info）信息,然后将字段表集合中的字段计数器的值设置成5，将5个字段表信息依次放置到字段计数器的后面。

1. 字段表集合在class文件中的位置字段表集合紧跟在class文件的接口索引集合结构的后面，如下图所示：

1. Java中的一个Field字段应该包含那些信息？------字段表field_info结构体的定义

针对上述的字段表示，JVM虚拟机规范规定了field_info结构体来描述字段，其表示信息如下：

下面我将一一讲解FIeld_info的组成元素：访问标志（access_flags）、名称索引

（name_index）、描述索引（descriptor_index）、属性表集合

1. field字段的访问标志

如上图所示定义的field_info结构体，field字段的访问标志(access_flags)占有两个字节，它能够表述的信息如下所示：

举例：如果我们在某个类中有定义field域：private static String str;，那么在访问标志上，第15位ACC_PRIVATE和第13位ACC_STATIC标志位都应该为1。field域str的访问标志信息应该是如下所示：

如上图所示，str字段的访问标志的值为0x000A，它由两个修饰符ACC_PRIVATE和

ACC_STATIC组成。

根据给定的访问标志（access_flags），我们可以通过以下运算来得到这个域有哪些修饰符：

上面列举的str字段的访问标志的值为000A，那么分别域上述的标志符的特征值取&，结果为1的只有ACC_PRIVATE和ACC_STATIC，所以该字段的标志符只有有ACC_PRIVATE和

ACC_STATIC。

5. 字段的数据类型表示和字段名称表示 class文件对数据类型的表示如下图所示：

field字段名称，我们定义了一个形如private static String str的field字段，其中"str"就是这个字段的名称。

class文件将字段名称和field字段的数据类型表示作为字符串存储在常量池中。在 field_info结构体中，紧接着访问标志的，就是字段名称索引和字段描述符索引，它们分别占有两个字节，其内部存储的是指向了常量池中的某个常量池项的索引，对应的常量池项中存储的字符串，分别表示该字段的名称和字段描述符。

6.属性表集合-----静态field字段的初始化

在定义field字段的过程中，我们有时候会很自然地对field字段直接赋值，如下所示：

    public static final int MAX=100;     public int count=0;

对于虚拟机而言，上述的两个field字段赋值的时机是不同的： 对于非静态（即无static修饰）的field字段的赋值将会出现在实例构造方法

()中

对于静态的field字段，有两个选择：1、在静态构造方法()中进行；2 、使用ConstantValue属性进行赋值

Sun javac编译器对于静态field字段的初始化赋值策略

目前的Sun javac编译器的选择是：如果使用final和static同时修饰一个field字段，并且这个字段是基本类型或者String类型的，那么编译器在编译这个字段的时候，会在对应的 field_info结构体中增加一个ConstantValue类型的结构体，在赋值的时候使用这个 ConstantValue进行赋值；如果该field字段并没有被final修饰，或者不是基本类型或者

String类型，那么将在类构造方法()中赋值。

对于上述的public static final init MAX=100; javac编译器在编译此field字段构建 field_info 结 构 体 时 ， 除 了 访 问 标 志 、 名 称 索 引 、 描 述 符 索 引 外 ， 会 增 加 一 个

ConstantValue类型的属性表。

7.实例解析：

定义如下一个简单的Simple类，然后通过查看Simple.class文件内容并结合javap -v Simple 生成的常量池内容，分析str field字段的结构： package com.louis.jvm; public class Simple {

private transient static final String str ="This is a test";

注：

1. 字段计数器中的值为0x0001,表示这个类就定义了一个field字段
2. 字段的访问标志是0x009A,二进制是00000000 10011010，即第9、12、 13 、 15 位 标 志 位 为 1 ， 这 个 字 段 的 标 志 符 有 ： ACC_TRANSIENT 、

ACC_FINAL、ACC_STATIC、ACC_PRIVATE;

1. 名称索引中的值为0x0005,指向了常量池中的第5项，为"str",表明这个field 字段的名称是str；
2. 描 述 索 引 中 的 值 为 0x0006, 指 向 了 常 量 池 中 的 第 6 项 ，为"Ljava/lang/String;"，表明这个field字段的数据类型是java.lang.String类

型；

5.属性表计数器中的值为0x0001,表明field_info还有一个属性表；

6. 属 性 表 名 称 索 引 中 的 值 为 0x0007, 指 向 常 量 池 中 的 第 7 项 ，为"ConstantValue",表明这个属性表的名称是ConstantValue，即属性表的类型是ConstantValue类型的；

7.属性长度中的值为0x0002，因为此属性表是ConstantValue类型，它的值固定为2；

8. 常 量 值 索 引 中 的 值 为 0x0008, 指 向 了 常 量 池 中 的 第 8 项 ， 为 CONSTANT_String_info类型的项，表示"This is a test" 的常量。在对此 field赋值时，会使用此常量对field赋值。