概述


在Class文件、字段表和方法表都可以携带自己的属性信息,这个信息用属性表进行描述,用于描述某些场景专有的信息。

与Class文件中其它数据项对长度、顺序、格式的严格要求不同,属性表集合不要求其中包含的属性表具有严格的顺序,并且只要属性的名称不与已有的属性名称重复,任何人实现的编译器可以向属性表中写入自己定义的属性信息。虚拟机在运行时会忽略不能识别的属性,为了能正确解析Class文件,虚拟机规范中预定义了虚拟机实现必须能够识别的9项属性(预定义属性已经增加到21项)

  • 常见的属性
属性名称使用位置含义
Code方法表Java代码编译成的字节码指令
ConstantValue字段表final关键字定义的常量值
Deprecated类文件、字段表、方法表被声明为deprecated的方法和字段
Exceptions方法表方法抛出的异常
InnerClasses类文件内部类列表
LineNumberTaleCode属性Java源码的行号与字节码指令的对应关系
LocalVariableTable Code属性方法的局部变量描述
SourceFile类文件源文件名称
Synthetic类文件、方法表、字段表标识方法或字段是由编译器自动生成的

对于每个属性,它的名称需要从常量池中引用一个CONSTANT_utf8_info类型的常量类表示,而属性值的结构则是完全自定义的,只需要通过一个u4的长度属性区说明属性值所占用的位数即可.

  • 属性表定义的结构
类型名称数量
u2attribute_name_index1
u2attribute_length1
u1infoattribute_length

一:Code属性


java程序方法体中的代码经过javac编译器处理后,最终变为字节码指令存储在Code属性内。Code属性出现在方法表的属性集合中,抽象类和接口不存在code属性。
code属性是class类文件中最重要的属性。class文件可以分为代码(code,方法体里面的Java代码)和元数据(Metadata,包括类,字段,方法定义及其他信息)两部分,code属性描述代码,其他数据项都用于描述元数据。

  • code属性表结构
类型名称数量
u2attribute_name_index1
u4attribute_length1
u2max_stack1
u2max_locals1
u4code_length1
u1codecode_length
u2exception_table_length1
exception_infoexception_tableexception_length
u2attributes_count1
attribute_infoattributesattributes_count
  • Class类文件中对应的code属性代码

这里写图片描述

  • attribute_name_index

指向CONSTANT_Utf8_info型常量的索引,常量值规定为”Code“,代表了该属性的属性名称。测试用例中值为0x0009,为常量池中的第九项。

#9 = Utf8               Code
  • attribute_length

属性值的长度,用8个字节表示,测试用例中值为:0x00000006表示Code属性值的字节长度为47。
这里写图片描述

  • max_stack

所需操作数栈的深度的最大值,方法执行的任何时刻,操作数栈都不会超过这个深度。虚拟机运行时需要根据这个值分配栈帧。
测试用例中为:0x0001,说明需要的最大深度为1,没有递归。

  • max_locals
    代表局部变量表所需的存储空间,单位为Slot(插槽),Slot是虚拟机为局部变量分配内存空间使用的最小单位。长度不超过32位的数据类型占用1个Slot(byte,char,float,int,short,boolean,returnAddress),64位的数据类型(long和double)占用2个Slot。Slot可以重用。当代码执行超过局部变量的作用域时,Solt可以被其他局部变量使用。
    测试用例中为:0x0001,说明需要的局部变量槽位为1
  • code_length和code

这两个用来存储java源程序编译后生成的字节码指令。code_lenth代表字节码长度(u4),code用于存储字节码指令的一系列字节流。每个字节指令是一个u1数据类型(1bit).虚拟机读取到一个一个字节码时,就可以找出对应的这个字节码是什么指令。java虚拟机最多可以有256条指令,现在有200多条指令。
这里写图片描述
字节码区域长度为0x00000005,虚拟机读取到后会顺序依次的读取之后的5个字节,并根据字节码指令表翻译为对应的字节码指令。
过程为
1:读入2A,对应指令为aload_0,将低0个Slot槽位为reference类型的本地变量推送到栈的顶端。
2:读入B7,对应指令为invokespecial,将栈顶的reference类型的数据所指向的对象作为方法的接收者,调用此对象的实例构造方法。这条指令带有一个u2类型的参数,为具体调用的哪一个方法,指向常量池中一个
CONSTANT_Methodref_info类型常量,即此方法的符号应用。
3:读入00 0A,0x000A对应为常量池第10个常量,为实例构造器init方法的符号引用

  #10 = Methodref          #3.#11         // java/lang/Object."<init>":()V

读入B1,对应指令为return,含义为返回此方法,返回值为void。这条指令执行完后当前方法结束。
属性表对应的方法表完整代码

{
  public cn.yuli.jvm.TestClass();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #10                 // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcn/yuli/jvm/TestClass;

  public int inc();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #18                 // Field m:I
         4: iconst_1
         5: iadd
         6: ireturn
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       7     0  this   Lcn/yuli/jvm/TestClass;
}

这两个为实例构造器方法init()和inc(),locals和Args_size=1是应为有this引用,局部变量第一槽位存储的是本对象的this引用,如果方法定义为static,locals就为0了。

  • exception_table_length和exception_info

exception_table_length是u2类型,4个字节。异常表对Code属性来说不是必须存在, 在本实例中为0x0000,说明不存在异常表。

  • attributes_count和attributes

为Code表中包含的其他属性,如:
LineNumberTable属性,用于描述java源码行号和字节码行号之间的对应关系。
LocalVariableTable属性,用户描述栈中局部变量表中的变量和java源码中定义的变量的关系。
继续读字节码文件,0x0000之后是0x0002,说明Code表带有两个属性。第一个属性是0x000C,转换为10进制为12查常量表为

 #12 = Utf8               LineNumberTable

说明是LineNumberTable属性,根据LineNumberTable属性结构,接下来为u4类型的长度描,0x0000006,为6位bit。
接下来2位为0x0001,即该line_number_table中只有一个line_number_info表,字节码行号start_pc为0x0000,l源码行号ine_number为0x0006,LineNumberTable属性结束。

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