深入理解Java虚拟机——Class文件结构——第九章——中篇

其他 2020-10-03 17:36:27 阅读次数: 0

深入理解Java虚拟机——Java虚拟机介绍——第一章
深入理解Java虚拟机——类加载子系统——第二章
深入理解Java虚拟机——运行时数据区和本地方法接口——详细篇——第三章
深入理解Java虚拟机——对象的实例化内存布局与访问定位——超级详细篇——第四章
深入理解Java虚拟机——直接内存——超级详细篇——第五章
深入理解Java虚拟机——执行引擎——超级详细篇——第六章
深入理解Java虚拟机——StringTable——超级详细篇——第七章
深入理解Java虚拟机——Java垃圾回收器——史上最烂的图文并茂结合——第八章
深入理解Java虚拟机——Class文件结构——第九章——中篇
深入理解Java虚拟机——字节码指令集与解析指令——第十章——中篇
深入理解Java虚拟机——类的加载过程（类的生命周期）——第十一章——中篇
深入理解Java虚拟机——再谈类的加载器——第十二章——中篇

文章目录

1：Class文件结构概述

1.1 字节码文件的跨平台性

字节码文件的跨平台性

  1. Java语言：跨平台的语言
  • 当Java源代码成功编译成字 节码后。如果想在不同的平台上面运行，则无须再次编译
  • 这个优势不再那么吸引人了。Python，PHP， Perl，Ruby.，Lisp等有强大的解释器。
  • 跨平台似乎已经快成为一门语言必选的特性。
  1. Java 虚拟机：跨语言的平台

Java 虚拟机不和包括 Java在内的任何语言绑定， 它只与“Class文件”这种特定的二进制文件格式所关联。 无论使用何种语言进行软件开发，只要能将源文件编译为正确的Class文件，那么这种语言就可以在Java虚拟机上执行。可以说，统一而强大的

Class文件结构，就是Java虚拟机的基石。桥梁。
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Java虚拟机规范
所有的Java虚拟机全部遵守Java虚拟机规范，也就是说所有的JVM环境都是一样的，这样一来字节码文件就可以在各种JVM上运行

  1. 想要让一个Java程序正确地运行在JVM中，Java源码就必须要被编译为符合JVM规范的字节码。

  • 前端编译器的主要任务就是负责将符合Java语法规范的Java代码转换为符合JVM规范的字节码文件。

  • javac是一种能够将Java原码编译为字节码的前端编译器。

  • Javac编译器在将Java源码编译为一个有效的字节码文件过程中经历了4个步骤，分别是词法解析、语法解析、语义解析以及生成字节码。

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Oracle的JDK软件包括两部分内容

  • 一部分是将Java源代码编译成Java虚拟机的指令集的编译器
  • 另一部分是用于实现Java虚拟机的运行环境

1.2 Java的前端编译器

Java的前端编译器
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前端编译 vs 后端编译器
Java源代码的编译结果是字节码，那么肯定需要有一种编译 器能够将Java源码编译为字节码。 承担这个重要责任的就是配置在path环境变量中的javac编译器。javac是一种能够将Java源码编译为字 节码的前端编译器。

HotSpot VM并没有强制要求前端编译只能使用javac来编译字 节码。其实贝要编译结果 符合JVM规范都可以被JVM所识别即可。在Java的前端编译器领城，除了javac之外，还有一种被大家经常用到的前端编译器，那就是内置在Eclipse中的ECJ (EclipseCompiler for Java)编译器。和Javac的全量式编译不同，ECJ是一 种增 量式编译器。

  • 在Eclipse中。 当开发人员编写完代码后。使用Ctrl+S"快捷键时。ECJ编译 器所采取的编译方案是把未编译部分的源码逐行进行编译，而非每次都全量编译。因此ECJ的编译效事会比javac更加迅速和高效。当然编译质量和javac相比大致还是一样的。

  • ECJ不仅是Eclipse的默认内置前端编译器，在Tomcat中同样也是使用ECJ编译器来编译jsp文件。由于ECJ编译器是采用GPLV2的开源协议进行源代码公开。所以，大家可以登录eclipse官网下载ECJ编译器的源码进行二次开发。

  • 默认情况下，IntelliJ IDEA 使用javac 编译器。(还可以自己设置为AspectJ编译器ajc)

前端编译器并不会直接涉及编译优化等方面的技术，而是将这些具体优化细节移交给HotSpot的JIT编译器负责。

复习：AOT(静态提前编译器，Ahead Of Time Compiler)

1.3 透过字节码指令看代码细节

查看字节码指令可以使用idea中的jclasslib，有关信息如下
IDEA安装class文件分析工具（binEd 和 JClassLib）
第一个例子

        Integer i1=10;
        Integer i2=10;

        System.out.println(i1==i2);//true

        Integer i3=128;
        Integer i4=128;

   System.out.println(i3==i4);//false

查看Integer中的valueof源码，就可以知道为什么i3==i4为false

    public static Integer valueOf(int i) {
    
    
    //high=127
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

第二个例子

public class StringTest {
    
    
    public static void main(String [] args){
    
    

        String str=new String("a")+new String("b");
        String str1="ab";
        System.out.println(str==str1);
    }


    }

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第三个例子

class Father{
    
    

    int x=10;
    public Father(){
    
    

        this.print();
        x=20;
    }
    public void print(){
    
    
        System.out.println("father.x="+x);//true

    }
}
class Son extends Father{
    
    

    int x=30;
    public Son(){
    
    
        this.print();
        x=40;
    }

    public void print(){
    
    
        System.out.println("Son.x="+x);//true

    }
}
public class SonTest{
    
    

    public static void main(String [] args){
    
    
        Father f=new Son();
        System.out.println(f.x);


    }
}

Son.x=0
Son.x=30
20
结论如
执行  Father f=new Son();语句会先去构造Father类的构造函数，执行当中的 this.print(); x=20。
这个时候x=10没有被初始化所以打印出X=0，然后执行x=20
紧接着执行Son类构造函数，进行初始化执行x-30，所以打印x=30，然后执行x=40
执行System.out.println(f.x);因为属性不存在多态性，所以f调用就是Father类中的x的值，就变成了20

//...
public class SonTest{
    
    

    public static void main(String [] args){
    
    
//        Father f=new Son();
//        System.out.println(f.x);

        Father f=new Father();
        System.out.println(f.x);

    }
}

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father.x=10
20
得出结论：成员变量（非静态的）赋值过程 1：默认初始化 
2：显示初始化|代码块中初始化 
3：构造器中初始化
 4：有了对象之后可以对象.属性或对象.方法的方式来对成员变量进行赋值

2：虚拟机的基石：Class文件

  • 字节码文件里是什么?

深代码经过编译器编译之后便会生成一个字节码文件，字节码是一种二进制的类文件，它的内容是JVM的指令，面不像C、C++经由编译器直接生成机器码。|

  • 什么是字节码指令(byte code)?

Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的操作码(opcode) 以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数的操作数(operand) 所构成。虚拟机中许多指令并不包含操作数，只有一个操作码。

比如:
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  • 如何解读供虚拟机解释执行的二进制字节码?
    方式1：Binary Viewer
    在这里插入图片描述

方式2：使用javap指令：jdk自带的反解析工具
javap -v xxx.class -> xx.txt
方式3：使用IDEA插件：jclasslib或jclasslib bytecode viewer客户端工具（可视化更好）
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IDEA安装class文件分析工具（binEd 和 JClassLib）

3：Class文件结构

  • 官方文档位置:

https://docs.oracle.com/ javase/specs/jvms/se8/htm1/jvms-4.html

  • Class 类的本质

任何一个Class文件都对应着唯一个类或接口的定义信息，但反过来说。Class文件实际上它并不一 定以磁盘文件的形式存在。class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流。

  • Class文件格式

Class的结构不像XML等描述语言，由于它没有任何分隔符号。所以在其中的数据项，无论是字节顺序还是数量，都是被严格限定的， 哪个字节代表什么含义。长度是多少。先后顺序如何，都不允许改变。

Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的方式进行数据存储，这种结构中只有两种数据类型：无符号数和表。

  • 无符号数属于基本的数据类型。以u1. u2. u4. u8来分别代表1个字节，2个字节，4个字节和8个字节的无符号数，无符号数可以用来描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8 编码构成字符串值。

  • 表是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯性地以“info"结尾。表用于描述有层次关系的复合结构的数据，整个Class 文件本质上就是一张表。由于表没有固定 长度，所以通常会在其前面加上个数说明

  • 代码举例

public class ClassFileTest {
    
    

    private int num=1;
    public int add(){
    
    
        num+=2;
        return num;
    }
}

使用BinaryViewer查看
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充分理解了每一个字节文件的细节，自己也可以反编译出Java源文件来

  • class文件结构概述

Class文件的结构并不是一成不变的，随着Java虚拟机的不断发展，总是不可避免地会对Class文件结构做出些调整， 但是其基本结构和框架是非常稳定的。

Class文件的总体结构如下:

魔数
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
字段表集合
方法表集合 
属性表集合

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如上是一张Java字节码总的结构表，我们按照上面的顺序逐一进行解读

3.1 Class文件的标志：魔数

Magic Number (魔数)

  • 每个Class 文件开头的4个字节的无符号整数称为魔数(Magic Number)

  • 它的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虐拟机接受的有效合法的Class文件。即：魔数是Class文件的标识符。

  • 魔数值固定 为0xCAFEBABE. 不会改变。

  • 如果一个Class文件不以0xCAFEBABE开头，虚拟机在进行文件校验的时候就会直接抛出以下错误:
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  • 使用魔数而不是扩展名来进行识别主要是基于安全方面的考虑，因为文件扩展名可以随意地改动。

3.2 Class文件的版本号

  • 紧接着魔数的4个字节存储的是Class 文件的版本号。同样也是4个字节。第5个和第6个字节所代表的含义就是编译的副版本号minor_ version，而第7个和第8个字节就是编译的主版本号major version。

  • 它们共同构成了class文件的格式版本号。譬如某个Class 文件的主版本号为M，副版本号为m。那么这个Class文件的格式版本号就确定为M.m

  • 版本号和Java编译器的对应关系如下表:
    在这里插入图片描述

  • Java的版本号是从45开始的，JDK 1.1之后的每个JDK大版本发布主版本号向上加1。

  • 不同版本的Java编译器编译的Clas文件对应的版本是不一样的。目前。高版本的Java虚拟机可以执行由低版本编译器生成的Class文件，但是低版本的Java虚拟机不能执行由高版本编译器生成的Class文件。否则JVM会抛出

java. lang .UnsupportedClassVersienErrer异常。

  • 在实际应用中，由于开发环境和生产环境的不同。可能会导致该问题的发生。因此，需要我们在开发时，特别注意开发编译的JDK版本和生产环境中的JDK版本是否一致。

  • 虚拟机JDK版本为1.k (k >=2)时，对应的class文件格式版本号的范围为45.0 - 44+k.0 (含两端)。

3.3 常量池：存放所有常量

  • 常量池是Class文件中内容最为丰富的区域之一

  • 常量池对于Class文件中的字段和方法解析也有着至关重要的作用。随着Java虚拟机的不断发展，常量池的内容也日渐丰富。可以说。常量池是整个Class文件的基石。

  • 在版本号之后，紧跟着的是常量池的数量，以及若干个常量池表项。

  • 常量池中常量的数量是不固定的，所以在常量池的入口需要放置一项u2类型的无符号数。代表常量池容量计数值(constant_ pool count) 。与Java中语言习惯不一样的是，这个容量计数是从1而不是0开始的。
    在这里插入图片描述
    由上表可见，Class文件使用了一个前置的容量计数器(constant _pool count) 加若干个连续的数据项(constant_pool) 的形式来描述常量池内容。我们把这一系列连续常量池数据称为常量池集合。

  • 常量池表项中，用于存放编译时期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放量

3.3.1 常量池计数器

constant_ pool count ( 常量池计数器)中

  • 由于常量池的数量不固定。时长时短。所以需要放置两个字节来表示常量池容量计数值。
  • 常量池容量计数值(u2类型) ：从1开始。表示常量池中有多少项常量。即constant. pool. count=1表示常 量池中有0个常量项
  • Demo的值为:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

其值为0x0016,掐指一算，也就是22.

需要注意的是，这实际上只有21项常量。索引为范围是1-21，为什么呢?

通常我们写代码时都是从0开始的。但是这里的常量池却是从1开始， 因为它把第0项常量空出来了。 这是为了满足后面某些指向常量池的索引值的数据在特定情况下需要表达"不引用任何一个常量池项目"的含义，这种情况可用索引值0来表示。

3.3.2 常量池表

constant_ pool [] ( 常量池)

  • constant_ pool是一一种表结构，以1~constant_ poo1_count. 1为索引。表明了后面有多少个常量项。

  • 常量池主要存放两大类常量：字面量(Literal) 和符号引用(Symbolic References)

  • 它包含了class文件结构及其子结构中引用的所有字符串常量、类或接口名、字段名和其他常量。常量池中的每一项都具备相同的特征。第1个字节作为类型标记。用于确定该项的格式。这个字节称为tag byte (标记字节、 标签字节)。
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3.3.2.1 字面量和符号引用

在对这些常量解读前，我们需要搞清楚几个概念。

常量池主要存放两大类常量：字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References) 如下表：
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String str = "atguigu";
final int NUM= 10;
  • 全限定名

com/ atstudying/test/Demo这个就是类的全限定名。仅仅是把包名的".“替换成”/"。为了使连续的多个全限定名之间不产生混淆。使用时最后一般会加入一个";"表示全限定名结束。

  • 简单名称

简单名称是指没有类型和参数修饰的方法或者字段名称。上面例子中的类的add()方法和null字段的简单名称分别是add和null.

  • 描述符

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(包括数量、类型以及顾序)和返回值。根据描述符规则，基本数据类型(byte. char. double. float. int. long. short. boolean)以及代表无返回值的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。详见下表:(数据类型:基本数据类型、引用数据类型）
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用描述符来描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序描述，参数列表按照参数的严格顺序放在一组小括号“()"之内。如方法java. lang. String toString( )的描述符为() Ljava/lang/String;，方法int abc(int[] x, int y)的描述符为([II) I。
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3.3.3 解析得到常量池中所有常量

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总结1：
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  • 这14种表(或者常量项结构)的共同点是:表开始的第一位是一个u1类型的标志位 (tag) 代表 当前这个常量项使用的是哪种表结构。即哪种常量类型。

  • 在常量池列表中。 CONSTANT Utf8 info常量项是一种使用改进过的UTF-8编码格式来存储诸如文字字符串。类或者接口的全限定名、字段或者方法的简单名称以及描述符等常量字符申信息。

  • 这14种常量项结构还有一个特点是，其中13个常量项占用的字节固定，只有CONSTANT Utf8_ info占用字节不固定，其大小由length决定。为什么现?因为从常量池存放的内容可知，其存放的是字面量和符号引用，最终这些内容都会是一个字符申，这些字符串的大小是在编写程序时才确定，比如你定义一个类，类名可以取长取短。所以在没编译前，大小不固定。编译后。通过utf-8编码.就可以知道其长度。

总结2：

  • 常量池:可以理解为Class文件之中的资源仓库它是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据类型(后面的很多数据类型都会指向此处)，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一。

  • 常量池中为什么要包含这些内容？

Java代码在进行Javac编译的时候。并不像C和C++那样有“连接”这一步骤，而是在虚拟机加救Class文件的时候进行动态链接。也就是说**，在Class文件中不会保存各个方法、字段的最终内存布局信息，因此这些字段、方法的符号引用不经过运行期转换的话无法得到真正的内存入口地址，也就无法直接被虚拟机使用。**当虚拟机运行时，需要从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时或运行时解析、翻译到具体的内存地址之中。关于类的创建和动态链接的内容，在虚拟机类加载过程时再进行详细讲解

3.4 访问标识

访问标识(access flag. 访问标志、访问标记)

  • 在常量池后，紧跟着访问标记。该标记使用两个字节表示，用于识别一些类或者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。各种访问标记如下所示:
    在这里插入图片描述

  • 类的访问权限通常为ACC_ 开头的常 量。

  • 每一种类型的表示都是通过设置访问标记的32位中的特定位来实现的。比如，若是public final的类， 则该标记为:ACC_ PUBLICI ACC FINAL.

  • 使用ACC_ SUPER可以让类更准确地定位到父类的方法super . nethod(),现代编译2都会设置并且使用这个标记。

补充说明：

  1. 带有ACC INTERFACE标志的class文件表示的是接口而不是类。反之则表示的是类而不是接口。

1)如果一个class文件被设置了ACC INTERFACE标志。那么同时也得设置ACC ABSTRACT标息。同时它不能再设置ACC FINAL、ACC SUPER成ACC EMUM标志。

2)如果没有设置ACC INTERPACE标志，那么这个class 文件可以具有上表中除ACC ANOTATION外的其他所有标志。当然。ACC FINAL和ACC ABSTRACT这类互斥的标志除外。这两个标息不得同时设置。

  1. ACC SUPER标志用于确定类或接口里面的invokespecial指令使用的是哪种执行语 义。针对Java虚拟机指 令集的编译器都应当设置这个标志。对于Java SE 8及 后续版本来说，无论class 文件中这个标志的实际值是什么，也不管class文 件的版本号是多少，Java虚拟机都认为每个class文件均设置了ACC SUPER标志。

1 ) ACC_SUPER标志是为了向后兼容由旧Java编译器所编译的代码而设计的。目前的ACC_SUPER标志在由JDK 1.0. 2之前的编译器所生成的access flags中是没有确定含文的，如果设置了该标志，那么Oracle的Java虚拟机实现会将其忽略。

  1. ACC SYNTHETIC标志意味着该类或接口是由编译器生成的，而不是由源代码生成的。

  2. 注解类型必须设置ACC _ANNOTATION标志。如果设置了ACC ANNOTATION标志。那么 也必须设置ACC INTERFACE标志。

  3. ACC _ENUM标志表明该类或其父类为枚举类型。

  4. 表中没有使用的access flags标志是为来来护充而预留的，这些预留的标志在编译器中应该设置为8， Java虚报机实现也应该忽略它们。

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3.5 类索引，父类索引，接口索引集合

  • 在访问标记后，会指定该类的类别，父类类别以及实现接口，格式如下
    在这里插入图片描述
    这三项数据来确定这个类的继承关系。

  • 类索引用于确定这个类的全限定名

  • 父类索引用于确定这个类的父类的全限定名。由于Java语 言不允许多重继承，所以父类索引只有一个，除了java. lang.0bject之外。所有的Java类都有父类，因此除了java.1ang.object外.所有Java类的父类索引都不为0

  • 接口索引集合就用来描述这个类实现了哪些接口，这些被实现的接口将技implements 语句(如果这个类本身是一个接口，则应当是extends语句)后的接口顺序从左到右排列在接口索引集合中。

  1. this_ class (类索引)

2字节无符号整数。指向常量池的索引。它提供了类的全限定名如com/java1/Deno. this_class的值必须是对常量池表中某项的一个有效索引值。常量池在这个索引处的成员必须为CONSTANT_Class _info类型结构体，该结构体表示这个class文件所定义的类或接口。

  1. super class (父类索引)

  • 2字节无符号整数，指向常量池的索引。它提供了当前类的父类的全限定名。如果我们没有他承任何类，其默认继承的是java/lang/0bject类。同时，由于Java不支持 多继承。所以其父类只有一个。

  • superclass指向的父类不能是final.

  1. Interfaces

  • 指向常量池索引集合，它提供了一个符号引用到所有已实现的接口

  • 由于一个类可以实现多个接口。因此需要以数组形式保存多个接口的索引，表示接口的每个索引也是一个指向常量池的CONSTANT_Class (当然这里就必须是接口，而不是类)。

3.1 interfaces_ count (接口计数器)

interfaces count项的值表示当前类或接口的直接超接口数量。

3.2 interfaces[]（接口索引集合）
interfaces []中每个成员的值必须是对常量池表中某项的有效索引值。它的长度为interfaces count. 每 个成员interfaces[i]必须为CONSTANT_Class_ info结构.其中0 <=i < interfaces count. 在interfaces[]中， 各成员所表示的接口顺序和对应的源代码中给定的接口顺序(从左至右)一样，即interfaces[0]对应的是源代码中最左边的接口。

3.6 字段表集合

字段表集合

fields

  • 用于描述接口或类中声明的变量。字段(field) 包括类级变量以及实例级变量，但是不包括方法内部、代码块内部声明的局部变量。

  • 字段叫什么名字。字段被定文为什么数据类型。这些都是无法固定的。 只能引用常量池中的常量来描述。

  • 它指向常量池索引集合，它描述了每个字段的完整信息。比如字段的标识符。访问修饰符(public. private或protected)、是类变量还是实例变量(static修饰符) 、是否是常量(final修饰符)等

注意事项:

  • 字段表集合中不会列出从父类或者实现的接口中继承而来的字段，但有可能列出原本Java代码之中不存在的字段。譬如在内部类中为了保持对外部类的访问性，会自动添加指向外部类实例的字段。

  • 在Java语 言中字段是无法重载的，两个字段的数据类型、修饰符不管是否相同，都必须使用不样的名称，但是对于字节码来讲，如果两个字段的描述符不致，那字段重名就是合法的。

3.6.1 字段计数器

3.6.2 字段表

flelds [] (字段表)

  • fields表中的每个成员都必须是个fields_ info结构的数据项。 用于表示当前类或接口中某个字段的完整描述。
  • 一个字段的信息包括如下这些信息。这些信息中，各个修饰符都是布尔值，要么有，要么没有。

作用域(public. private. protected修饰符)
是实例变量还是类变量(static修饰符)
可变性(final)
并发可见性(volatile修饰符，是否强制从主内存读中）
可否序列化(transient修饰符)
字段数据类型(基本数据类型、对象。数组)I
字段名称

  • 字段表结构

字段表作为一个表，同样有他自己的结构:
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3.6.2.1 字段表访问标识

我们知道。一个字段可以被各种关键字去修饰，比如：作用城修饰符( public，private. protected) 、static修饰符、final修饰符、volatile修饰符等等。因此，其可像类的访问标志那样，使用一些标志来标记字段。字段的访问标志有如下这些:
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3.6.2.2 字段名索引

根据字段名索引的值，查询常量池中的指定索引项即可

3.6.2.3 描述符索引

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(包括数量、类型以及顺序)和返回值。根据描述符规则，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，面对象则用字符L加对象的全限定名来表示，如下所示:
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3.6.2.4 属性表集合

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3.7 方法表集合

methods：指向常量池索引集合。它完整描述了每个方法的签名。

  • 在字节码文件中，每一个method info项都对应着一个类或者接口中的方法信息。比如方法的访问修饰符(public.private或protected),方法的返回值类型以及方法的参数信息等。

  • 如果这个方法不是抽象的或者不是native的， 那么字节码中会体现出来。

  • 一方面，methods表只描述当前类或接口中声明的方法，不包括从父类或父接口继承的方法。另方面，methods表有可能会出现由编译器自动添加的方法。最典型的便是编译器产生的方法信息(比如:类(接口)初始化方法()和实例初始化方法()).

使用注意事项:

在Java语言中，要重载(Overload)一个方法。除了要与原方法具有相同的简单名称之外。还要求必须拥有一个与原方法不同的特征签名，特征签名就是一个方法中各个参数在常量池中的字段符号引用的集合，也就是因为返回值不会包含在特征签名之中。因此Java语言里无法仅仅依靠返回值的不同来对个已有方法进行重载。但在Class文件格式中。特征签名的范田更大 一些，只要描述符不是完全一致的两个方法就可以共存。也就是说。如果两个方法有相同的名称和特征签名。但返回值不同，那么也是可以合法共存于同一个class文件中。

也就是说，尽管Java语法规范并不允许在个类或者 接口中声明多个方法签名相同的方法，但是和Java语法规范相反，字节码文件中却怡怡允许存放多个方法签名相同的方法，唯一的条件就是这些方法之间的返回值不能相同。

3.7.1 方法计数器

3.7.2 方法表

methods []（方法表）

  • metheds表中的每个成员都必须是一个method info结构， 用于表示当前类或接口中某个方法的完整描述。如果某个，method_ info结 构的access flags项既没有设置ACC_NATIVE标志也没有设置ACC_ ABSTRACT标志，那么该结构中也应包含实现这个方法所用的Java虚拟机指令。

  • method_ info结 构可以表示类和接口中定义的所有方法，包括实例方法、类方法、实例初始化方法和类或接口初始化方法

  • 方法表的结构实际跟字段表是一样的，方法表结构如下:

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3.7.2.1 方法表访问标识

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3.8 属性表集合

方法表集合之后的属性表集合。指的是class文件所携带的辅助信息，比如该class 文件的源文件的名称。以及任何带有RetentionPolicy.CLASS或者RetentionPolicy.RUNTIM的注解。这类信息通常被用于Java虚拟机的验证和运行，以及Java程序的调试，一般无须深入 了解。

此外，字段表、方法表都可以有自己的属性表。用于描述某些场景专有的信息。

属性表集合的限制没有那么严格。不再要求各个属性表具有严格的顺序，并且只要不与已有的属性名重复，任何人实现的编译器都可以向属性表中写入自己定义的属性信息。但Java虚拟机运行时会忽略掉它不认识的属性。

3.8.1 属性计数器

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3.8.2 属性表

  • Code属性就是存放方法体里面的代码，但是，并非所有方法表都有Code属性。像接口或者抽象方法，他们没有具体的方法体，因此也就不会有Code属性
    Code属性表的结构，如下图
    在这里插入图片描述
    可以看到：Code属性表的前两项跟属性表是一致的，即Code属性表遵循属性表结构，后面哪些是他自定义结构
    在这里插入图片描述
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3.8.3 属性表集合

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3.9 小结

本章主要介绍了Class文件的基本格式。

随着Javal平台的不断发展。在将来，Class文件的内容也一定会做进一步的扩充，但是其基本的格式和结构不会做重大调整。

从Java虚拟机的角度看，通过Class文件，可以让更多的计算机语言支持Java虚拟机平台。因此，Class 文件结构不仅仅是Java虚拟机的执行入口，更是Java生 态圈的基础和核心。

4：使用javap指令解析Class文件

4.1 解析字节码作用

通过反编译生成的字节码文件。我们可以深入的了解java代码的工作机制。但是，自己分析类文件结构太麻烦了！！！除了使用第三方的jclasslib工具之外，oracle官方也提供了工具：javap。

javap是jdk自带的反解析工具。它的作用就是根据class字节码文件。反解析出当前类对应的code区(字节码指令)、局部变量表、异常表和代码行偏移量映射表、常量池等信息。

通过局部变量表，我们可以查看局部变量的作用域范围、所在槽位等信息，甚至可以看到糟位复用等信息。

4.2 javac -g 操作

对如下代码分别进行javac，javac -g 编译生成字节码文件存放在如下的两个目录里

public class JavapTest {
    
    

    private int num;
    boolean flag;
    protected char gender;
    public String info;

    public static final int COUNTS=1;
    static {
    
    
        String url="www.atstudying.com";

    }
    {
    
    
        info="java";

    }
    public JavapTest(){
    
    

    }

    public JavapTest(boolean flag){
    
    

        this.flag=flag;

    }
    private void methodPrivate(){
    
    

    }

    int getNum(int i){
    
    
        return num+i;

    }
    protected char showGender(){
    
    
        return gender;
    }
    public void showInfo(){
    
    
        int i=10;
        System.out.println(info+i);
    }
}

在这里插入图片描述
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Download Beyond Compare 4
使用Compare Beyond进行比对就可以得到如下结论：直接javac xxx.java,就不会在生成对应的局部变量表等信息，如果你使用javac -g xx.java就可以生成所有相关信息了

总结：
解析字节码文件得到的信息中，有些信息(如局部变量表、指令和代码行偏移量映射表、常量池中方法的参数名称等等)需要在使用javac编译成class文件时，指定参数才能输出。

比如，你直接javac xxx.java,就不会在生成对应的局部变量表等信息，如果你使用javac -g xx.java就可以生成所有相关信息了。如果你使用的eclipse或IDEA.则默认情况下。 eclipse，IDEA在编译时会帮你生成局部变量表、指令和代码行偏移量映射表等信息的。

4.3 javap的用法

在这里插入图片描述
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我们对上一章的代码用javap进行反编译测试
在这里插入图片描述

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我们进行-c反汇编到assembly.txt中和进行-v输出附加信息到print.txt中，使用Beyond Compare软件进行对比

在这里插入图片描述

4.4 使用举例

这个的print.txt被我放到了github中，如果我们读过怎么用binary viewer去分析字节码指令，我们在这个txt中就会明白字节码指令与进行反编译后输出到print.txt中的关系
https://github.com/z-l-j/huasan/blob/master/print.txt

4.5 总结

  1. 通过javap命今可以査看一个java类反汇编得到的Clss文件版本号、常量池、访问标识、変量表，指令代码行号表等等信息。不显示类索引、父类索引、接口索引集合、< clinit >()，< init >()等结构

  2. 通辻対前面例子代码反汇编文件的简単分析，可以发现，一个方法的执行通常会涉及下面几块内存的操作:
    (1) java栈中：局部变量表、 操作数栈。

(2) java堆：通过对象的地址引用去操作。

(3)常量池。

(4)其他如帧数据区、方法区的剩余部分等情况。测试中没有是示出来，这里说明一下.

3、平常，我们比较关注的是java类中每个方法的反汇编的指令操作过程，这些指令都是顺序执行，可以参考官方文档查看每个指令的含义，很简单
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html

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转载自blog.csdn.net/qq_44891295/article/details/108838850
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