《Java虚拟机原理图解》 1.2.3Class文件里的常量池具体解释（下）

Posted 2020-09-24 slgkaifa

NO9.类中引用到的field字段在常量池中是如何描写叙述的？(CONSTANT_Fieldref_info, CONSTANT_Name_Type_info)

     一般而言。我们在定义类的过程中会定义一些 field 字段。然后会在这个类的其它地方（如方法中）使用到它。有可能我们在类的方法中仅仅使用field字段一次。也有可能我们会在类定义的方法中使用它非常多非常多次。

     举一个简单的样例。我们定一个叫Person的简单java bean，它有name和age两个field字段，例如以下所看到的：

package com.louis.jvm;

public class Person {

	private String name;
	private int age;
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
}

 

在上面定义的类中，我们在Person类中的一系列方法里。多次引用到namefield字段 和agefield字段，对于JVM编译器而言，name和age仅仅是一个符号而已，而且它在因为它可能会在此类中反复出现多次，所以JVM把它当作常量来看待。将name和age以field字段常量的形式保存到常量池中。

 

将它name和age封装成 CONSTANT_Fieldref_info 常量池项，放到常量池中，在类中引用到它的地方，直接放置一个指向field字段所在常量池的索引。

上面的Person类，使用javap -v Person指令，查看class文件的信息，你会看到，在Person类中引用到age和namefield字段的地方，都是指向了常量池中age和namefield字段相应的常量池项中。表示field字段的常量池项叫做CONSTANT_Fieldref_info。

如何描写叙述某一个field字段的引用？

 

    实例解析： 如今，让我们来看一下Person类中定义的namefield字段在常量池中的表示。通过使用javap -v Person会查看到例如以下的常量池信息：

   请读者看上图中namefield字段的数据类型。它在#6个常量池项，以UTF-8编码格式的字符串“Ljava/lang/String;” 表示，这表示着这个field 字段是java.lang.String 类型的。关于field字段的数据类型。class文件里存储的方式和我们在源代码中声明的有些不一样。请看下图的相应关系：

请注意。！

！

    假设我们在类中定义了field 字段。可是没有在类中的其他地方用到这些字段。它是不会被编译器放到常量池中的。

读者能够自己试一下。（当然了，定义了可是没有在类中的其他地方引用到这样的情况非常少。

）

仅仅有在类中的其它地方引用到了。才会将他放到常量池中。

NO10.类中引用到的method方法在常量池中是如何描写叙述的？(CONSTANT_Methodref_info, CONSTANT_Name_Type_info)

      1.举例：

             还是以Person类为例。在Person类中。我们定义了setName(String name)、getName()、setAge(int age)、getAge()这些方法：  

package com.louis.jvm;

public class Person {

	private String name;
	private int age;
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	
}

 尽管我们定义了方法。可是这些方法没有在类总的其它地方被用到（即没有在类中其它的方法中引用到）。所以它们的方法引用信息并不会放到常量中。

如今我们在类中加一个方法 getInfo()，调用了getName()和getAge() 方法：

	public String getInfo()
	{
		
		return getName()+"\t"+getAge();
	}

这时候JVM编译器会将getName()和getAge()方法的引用信息包装成CONSTANT_Methodref_info结构体放入到常量池之中。

   这里的方法调用的方式牵涉到Java很重要的一个术语和机制，叫动态绑定。这个动态绑定问题以后在单独谈谈。

 

2.  如何表示一个方法引用？

请看下图：

3.  方法描写叙述符的组成

4.  getName() 方法引用在常量池中的表示

NO11.类中引用到某个接口中定义的method方法在常量池中是如何描写叙述的？(CONSTANT_InterfaceMethodref_info, CONSTANT_Name_Type_info)

当我们在某个类中使用到了某个接口中的方法。JVM会将用到的接口中的方法信息方知道这个类的常量池中。

比方我们定义了一个Worker接口，和一个Boss类，在Boss类中调用了Worker接口中的方法。这时候在Boss类的常量池中会有Worker接口的方法的引用表示。

package com.louis.jvm;

/**
 * Worker 接口类
 * @author luan louis
 */
public interface Worker{
	
	public void work();

}

package com.louis.jvm;

/**
 * Boss 类，makeMoney()方法 调用Worker 接口的work
 * @author louluan
 */
public class Boss {
	
	public void makeMoney(Worker worker)
	{
		worker.work();
	}

}

我们对Boss.class运行javap -v  Boss,然后会看到例如以下信息：

如上图所看到的，在Boss类的makeMoney()方法中调用了Worker接口的work()方法，机器指令是通过invokeinterface指令完毕的。invokeinterface指令后面的操作数，是指向了Boss常量池中Worker接口的work()方法描写叙述，表示的意思就是：“我要调用Worker接口的work()方法”。

Worker接口的work()方法引用信息，JVM会使用CONSTANT_InterfaceMethodref_info结构体来描写叙述。CONSTANT_InterfaceMethodref_info定义例如以下：

   CONSTANT_InterfaceMethodref_info结构体和上面介绍的CONSTANT_Methodref_info 结构体非常基本上同样。它们的不同点仅仅有：

   1.CONSTANT_InterfaceMethodref_info 的tag 值为11，而CONSTANT_Methodref_info的tag值为10；

   2. CONSTANT_InterfaceMethodref_info 描写叙述的是接口中定义的方法，而CONSTANT_Methodref_info描写叙述的是实例类中的方法。

  

小试牛刀

关于方法的描写叙述,全然同样CONSTANT_InterfaceMethodref_info和上述的CONSTANT_Methodref_info 结构体全然一致，这里就不单独为CONSTANT_InterfaceMethodref_info绘制结构图了，请读者按照CONSTANT_Methodref_info的描写叙述。结合本样例关于Worker接口和Boss类的关系，使用javap -v Boss,查看常量池信息，然后依据常量池信息，自己动手绘制work() 方法在常量池中的结构。

 

NO12.CONSTANT_MethodType_info。CONSTANT_MethodHandle_info。CONSTANT_InvokeDynamic_info

       假设你从我的《常量池具体解释》NO1节看到了NO11节，那么恭喜你。你已经学会了差点儿全部的常量池项！仅仅要你掌握了上述的常量池项，你就能够读懂你寻常所见到的不论什么一个class文件的常量池了。

       至于NO12所列出来的三项：CONSTANT_MethodType_info,CONSTANT_MethodHandle_info,CONSTANT_InvokeDynamic_info，我想对你说。临时先无论它吧。

       这三项主要是为了让Java语言支持动态语言特性而在Java 7 版本号中新增的三个常量池项，仅仅会在极其特别的情况能用到它，在class文件里差点儿不会生成这三个常量池项。   事实上我花了一些时间来研究这三项，而且想通过各种方式生成这三项。只是没有成功，最后搞的还是迷迷糊糊的。

从我了解到的信息来看。Java 7对动态语言的支持非常笨拙，而且当前没有什么应用价值，然后就对着三项的研究先放一放了。）

       假设读者有兴趣了解这三项。建议读者搜索关于Java 7 动态语言特性方面的文章。推荐阅读：

         探秘Java 7：JVM动态语言支持具体解释

       运行篇：解析JDK 7的动态类型语言支持

作者的话

    本文是《Java虚拟机原理图解》系列的当中一篇，假设您有兴趣，请关注该系列的其它文章～

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