[Class文件结构]2——常量池、字段表

前言

[Class文件结构] 1- 概述 文中对Class文件结构进行了基本阐述,本文继续分析常量池中的具体类型。

CONSTANT_Class_info

表中第一项常量一定是CONSTANT_Class_info类型,它的结构较为简单。

tag表示具体类型(u1),对应着前言中的图,CONSTANT_Class_info类型应该为7,name_index表示索引值(u2),它指向常量池中一个CONSTANT_Utf8_info常量类型。

查看示例Class文件,发现tag为7,而name_index为2,表示当前常量为CONSTANT_Class_info,它的名称是索引值为2的CONSTANT_Utf8_info。

对应javap内容查看,正好一一对应。

CONSTANT_Utf8_info

CONSTANT_Utf8_info型常量结构如下:

tag表示类型(u1),length表示字符串的长度(u2),bytes即是字符串的编码。因为length是u2值,即是2个字节,因此字符串的长度最大为65535,如果在代码中定义超过此长度的变量或方法名,将会无法编译。

tag值为1,length为1D,即为29,后面的29个u1类型数据,每一个都对应着一个字母,查看右边的ANSI ASCII面板,正好可以看到对应的字母,发现即是Class的全限类名。与前文提到的CONSTANT_Class_info正好一一对应。

访问标志

常量池访问结束之后,紧接着的2个字节代表访问标志(access_flags),这个标志用于识别一些类或接口层次的访问信息,包括:这个Class是类还是接口;是否定义为public类型;是否定义为abstract类型;如果是类的话,是否被声明为final等等。具体如下:

如果没有用到的标志则为0,与用到的标志一起作或运算,当前类为public类,所以具体值为 0x0001 | 0x0020 = 0x0021。

类索引、父类索引与接口索引集合

类继承哪个父类,实现了哪些接口,这些信息在Class文件中由这3项数据来准确描述。

类索引(this_class)和父类索引(super_class)都是一个u2类型的数据,而接口索引集合是一组u2数据的集合。类索引用于确定类的全限定名,父类索引用于确定父类的全限定名,接口索引用于确定接口的全限定名。

上述3个数据排列在访问标志之后。类索引和父类索引指向一个类型为CONSTANT_Class_info的类描述符常量。

示例中没有实现接口,它的数据如下:

类索引为1,父类索引为3,接口集合大小为0,根据javap内容查看,也是一一对应。

字段表集合

字段表较复杂,用于描述接口或类中声明的变量。字段包含了类级变量(static修饰的类变量)或实例级变量,但不包括方法内部声明的变量。

字段包含的信息有:

  • 字段的作用域及其它可能的修饰符(final,static,volatile之类)
  • 字段数据类型(基本数据类型、数组或对象)
  • 字段名称

字段表的结构如下:

access_flags(字段的作用域及其它修饰符)同 访问标志 一节中类似,也是通过或运算确定。

示例Class中内容如下:

access_flags为2,对照字段访问标志可知,access修饰符为private,和代码正好对应。

跟随access_flags标志的是两项索引值,name_index和descriptor_index。它们都分别是对常量池的引用,分别代表着字段的简单名称及字段或方法的描述符。

接下来解释一下,全限定名、简单名称、描述符这三个概念。

全限定名,以类名为示例,就是全包名+类名。简单名称就是指没有参数修饰的字段或方法名称,比如示例代码中m和方法inc即是简单名称。描述符的作用是用来描述字段的数据类型、方法的参数列表和返回值。示例代码中m的描述符为 I,I表示int型。

基本数据类型(byte,char,double,float,int,long,short,boolean)及代表无返回值的void类型都用一个大写字符来表示,而对象类型则用字符L加对象的全限定名来表示。数组类型,每一个维度将使用一个前置的“[”字符来描述,如定义 String[][] 类型的二维数组,将被记录为 [[Ljava/lang/String; ,一个整形数组 int[] 将被记录为 [I 。

用描述符来描述方法的时候,按照先参数列表后返回值的顺序描述,参数列表按照参数顺序放在一组小括号()内。如方法 void inc() 的描述符为 ()V 。

回看示例Class文件数据, 0001表示字段个数,只有1个。access_flags值为2,对照表格可知是private,name_index值为5,查看常量池中索引为5的值,为m,而描述符值为6,查看常量池中索引为6的值,为I。

在示例Class文件中,字段表结构中的attributes_count和attributes没有,这两个因素留待方法表中分析。

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