JVM：四、类文件结构解析

虚拟机的语言无关性靠的是字节码来实现的，虚拟机不和包括Java在内的任何语言绑定，只和“Class文件”绑定，Java，Jruby，Groovy程序经过各自的编译器形成字节码文件（.class）或叫做类文件。虚拟机处理类文件。类文件结构主要包括以下几部分：Class文件版本 + 常量池 + 访问标志 + 类索引父类索引接口索引集合 + 字段表 + 方法表 + 属性表

1. 类文件结构

常量池

可以理解为Class的资源仓库，占用空间最大的数据项目之一，是一个表类型数据项目，一个常量就是一个表，一共有21个类型的表。

它与很多的结构都有关联，例如字段表和方法表都会用到常量池，算是很复杂的一个部分。主要有字面量和符号引用组成。字面量就是文本字符串和final常量值，符号引用包含三类：类和接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。

在这列出21个类型的表的几种：整形字面量，字符串字面量，类和接口的符号引用，字段的符号引用，类中方法的符号引用，接口中方法的符号引用，表示方法类型，表示方法句柄。。。

访问标志

用于标识这个类或接口的访问信息，例如这个Class是接口还是类，是否定义为public类型，是否定义为abstract类型，是否声明为final。

类索引，父类索引，接口索引集合

确定类的继承关系。其中类索引用于确定这个类的全限定名。由于类只可以单继承，接口可以多继承，所以父类索引只有一个，接口索引是集合；由于所有的类都是继承自Object，所以除了Object外父类索引不能为0。（全限定名这些名称都存在常量池里，更具体一点是常量池里的类和接口符号引用表）

字段表集合

接口或类中声明的变量，可以是类级变量可以是实例变量，但不包括方法内的局部变量。

字段表一般有访问标志（access_logs），名称索引（name_index），描述符索引（descriptor_index），属性表集合（attributes）几个项目，都是一个u2类型的数据，其中name_index表示字段的简单名称，descriptor_index表示描述符。

access_logs和类中的访问标志作用类似。可以设置的标志位有：

字段的作用域（private，public，protected），实例变量还是类变量（有无static），可变性（final），并发可见性（volatile，是否强制从主内存读写），可否序列化（transient）。

以上各个修饰符都是布尔值，而字段叫什么，是什么类型是无法固定的，只可以通过name_index和descriptor_index两个项目引用常量池中的常量来表述。

例如：private volatile Integer a = 23；那么private，volatile这些属性都会存在字段表里，而 'a' 这个字段名需要地址从常量池里取

方法表集合

方法表结构和字段表接口类似，依次包括访问标志（access_logs），名称索引（name_index），描述符索引（descriptor_index），属性表集合（attributes）。

因为volatile和transient不可以用来修饰方法，所以方法表的访问标志中没有了ACC_VOLATILE和ACC_TRANSIENT。

但是也会比字段表多一些访问标志位，例如ACC_ABSTRACT，ACC_SYNCHRONIZED。、

如果父类方法没有被子类重写，那么子类中不会有父类的方法信息。

一般来说，编译器也会自动添加一些方法，例如类初始化的类构造器<cliint>方法和实例构造器<init>方法

属性表集合

会存一些方法内部的代码（Code）供方法表调用，final关键字定义的常量（ConstantValue）字段表调用等等。

 

2. 字节码指令

在此列出9种类型的字节码指令

加载和存储指令：iload，istore，bipush

运算指令：iadd，isub，imul

类型转换指令

对象创建和访问指令：

• new，创建类的实例
• newarray，创建数组
• getfield，访问实例字段
• putfield，更改实例字段
• getstatic，访问static字段，或称为类变量
• putstatic，更改类变量

擦作数栈指令：pop，dup

控制转移指令：ifeq，iflt，goto

方法调用和返回指令：

• invokevirtual，调用对象实例方法
• invokeinterface，调用接口方法
• invokespecial，调用特殊方法，例如实例初始化方法
• invokestatic，调用类方法
• invokedynamic，用于运行时动态解析出调用点限定符所引用的方法

异常处理指令：athrow

同步指令：不管是支持方法级的同步还是方法内部一段指令序列的同步，都是使用管程（Monitor）来实现的。

    方法的同步是隐式的，什么意思呢？就是不需要字节码指令来控制，虚拟机会从方法表的ACC_SYNCHRONIZED访问标志中获取方法是否被设置了，如果设置了就要获取管程才可以执行方法。

    同步一段序列指令一般使用synchronized语句块来实现。虚拟机通过monitorenter和monitorexit两条指令来支持synchronized语义。

 

 

 

摘自《深入理解JVM虚拟机》