深入理解JVM虚拟机(四)：Class类文件结构(二)

r囧r小猫 2022-04-05 08:28 240阅读 0赞

属性表在前面的讲解中出现多次，在Class文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合，用于描叙某些场景专有的信息。为了正确解析Class文件，《Java虚拟机规范（第二版）》中预定义了9项虚拟机实现应当识别的属性。然而在最新的《Java虚拟机规范（Java SE7）》中属性表已经增加到了21项。当然我们不用全部记住它们，只需要熟悉其中的几个关键属性。

# 1.属性表的基本结构 #

本次博客只谈其中的5种属性  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMTI1MTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

每个属性的名称都引用自常量池中一个CONSTANT\_Utf8\_info类型的常量来表示，属性值的结构则完全是自定义，只需要一个u4长度属性去说明属性值所占用的位数即可。

基本属性表的结构图如下所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMTI1MTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 1.1 Code属性 ##

Java方法体中的代码经过Javac编译之后，最终变为字节码存储在Code属性中，Code属性出现在方法表的属性集合之中。**接口或抽象类中的方法并不存在Code属性，因为他们并没有对方法进行具体的实现**。

Code属性表的结构如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMTI1MTgz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

在这里我尝试挑几个概念上比较重要来进行记录。

1.  max-stack，要解释清楚它，需要了解操作数栈，栈帧等知识，所以这个属性字段先不谈。
2.  max\_locals，这个挺有意思。它代表了局部变量所需的存储空间。单位是Slot，虚拟机为局部变量分配内存使用的最小单位。对于byte、char… …这种长度不超过4个字节的数据类型，每个局部变量占用一个Slot，而double、long这两种64位的数据类型则需要两个Slot来存放。方法参数（this）、显式异常处理器参数（try-catch）、方法体中的局部变量都需要使用局部变量表来存放。计算max\_locals的值也不是方法中用到了多少个局部变量，就将每个局部变量所占用的Slot算出来最后进行简单求和。事实上局部变量表中的Slot可以重用，当代码执行超出一个局部变量的作用域时，这个局部变量所占用的Slot可以被其他局部变量所使用。Javac编译器会根据变量的作用域来分配Slot给每个变量使用，然后计算出max\_locals的大小。
3.  code\_length不用说代表的是字节码长度。它是一个u4类型的长度值，理论上最大值可以达到2的32次方-1，但Java虚拟机规范限制一个方法不允许超过65535条字节码指令，所以它实际只使用了u2的长度，一旦超过这个长度，编译器会拒绝编译。

Code属性是Class文件中最重要的一个属性，Java程序可以分为代码和元数据，也就是方法体中的代码与字段、类、方法定义等其他信息。因此在Class文件中，只有Code属性用于描述Java方法，其他都用于描述元数据。

我已将常量池部分省略：

{                                                                                        
      public com.basic.java.classStructure.TestClass();                                      
        descriptor: ()V                                                                      
        flags: ACC_PUBLIC                                                                    
        Code:                                                                                
          stack=1, locals=1, args_size=1                                                     
             0: aload_0                                                                      
             1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V    
             4: return                                                                       
          LineNumberTable:                                                                   
            line 7: 0                                                                        
          LocalVariableTable:                                                                
            Start  Length  Slot  Name   Signature                                            
                0       5     0  this   Lcom/basic/java/classStructure/TestClass;            
                                                                                             
      public int c();                                                                        
        descriptor: ()I                                                                      
        flags: ACC_PUBLIC                                                                    
        Code:                                                                                
          stack=2, locals=1, args_size=1                                                     
             0: aload_0                                                                      
             1: getfield      #2                  // Field m:I                               
             4: iconst_1                                                                     
             5: iadd                                                                         
             6: ireturn                                                                      
          LineNumberTable:                                                                   
            line 11: 0                                                                       
          LocalVariableTable:                                                                
            Start  Length  Slot  Name   Signature                                            
                0       7     0  this   Lcom/basic/java/classStructure/TestClass;            
    }                                                                                        
    SourceFile: "TestClass.java"

因为原Java文件中实际上有两个方法，一个实例构造器，一个inc方法。因此第一个public TestClass();代表的是实例构造器。我们可以看到args\_size=1，说明这个方法有一个参数，虽然源代码里面两个方法都没有显式参数，但是我们都知道这个参数肯定是this。

当然，这个this只对实例对象有效，也就是说，如果inc方法被声明为static，那么它的args\_size就会等于0。

往下看是三条字节码指令，关于字节码指令的内容目前也不进行讨论，所以暂且跳过。

### 异常表 ###

按道理来说，字节码指令之下就是异常表（显式异常处理表），但是此代码并没有生成异常表。所以这个部分对Code来说并不是必须的。

来看一下异常表的结构：  
![在这里插入图片描述][2018121117305796.png]

异常表包含4个字段，这些字段的含义为：如果字节码从第start\_pc到end\_pc行之间(不包含第end\_pc)行出现了类型为catch\_type或其子类的异常(catch\_type为指向一个CONSTANT\_Class\_info型常量的索引)，则转到第handler\_pc行继续处理。当catch\_type的值为0时，代表任何的异常情况都需要转向到handler\_pc行进行处理。

异常表实际上是Java代码的一部分，编译器使用异常表而不是简单的跳转命令来实现Java异常及finally处理机制。注：字节码的“行”是一种形象的描述，指的是字节码相对于方法体开始的偏移量，而不是Java源代码的行号。

## 1.2 Exception属性 ##

属性表结构如下：

![在这里插入图片描述][20181211173103647.png]

这里的Exceptions属性是在方法表中与Code属性平级的一项属性，而不是Code属性表中的异常属性表。Exceptions属性表的作用是列举出方法中可能抛出的受查异常(Checked Exception)，也就是在方法描述时在throws关键字后面列举的异常。

此属性表中的number\_of\_exceptions项表示方法可能抛出number\_of\_exceptions种受检查异常，每一种受检查异常使用一个exception\_index\_table项表示，指向常量池中CONSTANT\_Class\_info型常量表的索引，代表了该受检查异常的类型。

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[2018121117305796.png]: /images/20220405/b390b87e08ff4784b389b326213e2412.png
[20181211173103647.png]: /images/20220405/31f8f3d6f8aa4bcdbbcd4796f0297f2d.png