【JVM虚拟机】(8)--深刻理解Class中--方法、属性表集合

时间 2020-06-18

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以前有关class文件已经写了两篇博客：java

一、【JVM虚拟机】(5)---深刻理解JVM-Class中常量池jvm

二、【JVM虚拟机】(6)---深刻理解Class中访问标志、类索引、父类索引、接口索引函数

三、【JVM虚拟机】(7)---深刻理解Class中-属性集合学习

那么这篇博客主要讲有关 方法表集合 相关的理解和代码示例。ui

方法表集合: 告知该方法是什么修饰符修饰？是否有方法值？返回类型是什么？方法名称，方法参数，还有就是方法内的一些信息。spa

1、方法集合概念

一、概念

方法表集合：方法表集合和属性表集合其实很类似,都是由一个计数器(方法)和若干个方法表构成，只不过方法表的结构相对复杂不少。3d

方法表的结构体：访问标志(access_flags)、名称索引(name_index)、描述索引(descriptor_index)、属性表(attribute_info)集合组成。code

method_info {
                    u2 access_flags;
                    u2 name_index;
                    u2 descriptor_index;
                    u2 attributes_count;
                    attribute_info attributes[attributes_count];
             }

1)、访问标志htm

很少说了,和属性中的其实差很少，只是有些修饰符不同。

2）、名称索引

就是指这个方法的名称。如：'public void getXX()'中，getXX就是名称索引。名称索引占两个字节，这个方法的名称以UTF-8格式的字符串存储在这个常量池项中。

3)、描述索引

指这个方法的返回值,方法内参数信息。一个方法的描述包含若干个参数的数据类型和返回值的数据类型。

4)、属性表(attribute_info)集合

下面讲

## 2、属性表集合

一、概述

在Class文件、字段表、方法表均可以携带本身的属性表集合，用于描述某些场景专有的信息。在方法表中, 属性表集合记录了某个方法的一些属性信息，这些信息包括：

这个方法的代码实现，即方法的可执行的机器指令
这个方法声明的要抛出的异常信息
这个方法是否被@deprecated注解表示
这个方法是不是编译器自动生成的

**属性表（attribute_info）**结构体的通常结构以下所示：

属性表占着很是大的一部分且定义了众多属性,上面只列举了4个,查看完成的:JDK1.7版本中21项属性表集合简要介绍

下面介绍两个重要的属性

一、Code属性

code属性比较复杂，它是通过编译器编译成字节码指令以后的数据。就是说java程序中的方法体通过javac编译器处理后，最终变成字节码存储在Code属性内。

并不是全部方法表都有这个属性，接口和抽象类就没有【没有方法体】。
Code属性是Class文件中最重要的一个属性，在Class文件中，Code属性用于描述代码，全部的其它数据项目都用来描述元数据，了解code属性对了解字
节码执行引擎来讲是必要基础。

Code属性表的组成部分：

机器指令——code

目前的JVM使用一个字节表示机器操做码，即对JVM底层而言，它能表示的机器操做码很少于2的 8 次方，即 256个。class文件中的机器指令部分是class文件中最重要的部分，而且很是复杂。

异常处理跳转信息

若是代码中出现了**try{}catch{}块，那么try{}块内的机器指令的地址范围记录下来，而且记录对应的catch{}块中的起始机器指令地址，当运行时在try块中有异常抛出的话，JVM会将catch{}块对应懂得其实机器指令地址传递给PC寄存器**，从而实现指令跳转；

Java源码行号和机器指令的对应关系---LineNumberTable属性表

编译器在将java源码编译成class文件时，会将源码中的语句行号跟编译好的机器指令关联起来，这样的class文件加载到内存中并运行时，若是抛出异常，JVM能够根据这个对应关系，抛出异常信息，告诉咱们咱们的源码的多少行有问题，方便咱们定位问题。

Code属性表结构体:

一、attribute_name_index : 属性名称索引，占有2个字节，其内的值指向了常量池中的某一项，该项表示字符. 串“Code”;

二、attribute_length : 属性长度，占有 4个字节，其内的值表示后面有多少个字节是属于此Code属性表的；

三、max_stack : 操做数栈深度的最大值，占有 2 个字节，在方法执行的任意时刻，操做数栈都不该该超过这个值，虚拟机的运行的时候，会根据这个值来设置该方法对应的栈帧(Stack Frame)中的操做数栈的深度；

四、max_locals 最大局部变量数目，占有 2个字节，其内的值表示局部变量表所须要的存储空间大小；

五、code_length : 机器指令长度，占有 4 个字节，表示跟在其后的多少个字节表示的是机器指令；

六、code 机器指令区域，该区域占有的字节数目由 code_length中的值决定。JVM最底层的要执行的机器指令就存储在这里；

七、exception_table_length : 显式异常表长度，占有2个字节，若是在方法代码中出现了try{} catch()形式的结构，该值不会为空，紧跟其后会跟着若干个exception_table结构体，以表示异常捕获状况；

八、exception_table : 显式异常表，占有8 个字节，start_pc,end_pc,handler_pc中的值都表示的是PC计数器中的指令地址。exception_table表示的意思是：若是字节码从第start_pc行到第end_pc行之间出现了catch_type所描述的异常类型，那么将跳转到handler_pc行继续处理。

九、attribute_count : 属性计数器，占有 2 个字节，表示Code属性表的其余属性的数目

十、attribute_info : 表示Code属性表具备的属性表，它主要分为两个类型的属性表：“LineNumberTable”类型和“LocalVariableTable”类型。“LineNumberTable”类型的属性表记录着Java源码和机器指令之间的对应关系“LocalVariableTable”类型的属性表记录着局部变量描述

二、ConstantValue属性

之因此学习这个，是由于后面类加载机制有联系到这个属性

这个属性的做用是通知虚拟机为静态变量赋值，只要被static修饰的变量才有这个属性，【有该属性的字段必须有ACC_STATIC访问标志，反过来不必定】。

对于 "int x = 123" 和 "static int x =123"这类代码在平常编写中很常见，但虚拟机对这两种变量赋值的时刻却不一样。
对于非static变量[实例变量]，是在实例构造器<init>进行
对于类变量,有两种方式选择
①在类构造器<clinit>方法中赋值
②使用ConstantValue属性初始化
目前Sun javac编译器是这么作的【具体咋作不知道 = =】，若是同时使用final和static修饰一个变量[这种修饰就至关于个常量],而且是String或基本类型，就使用②，
若是没有被final修饰或不是基本类型和String，就选择①在<clinit>方法中初始化
//有关这点我在上篇博客举过例子，最后几句话也对这个解释的很清楚。

## 3、示例

有关方法的代码示例，我就不亲自测了，由于有位博主写的已经很清晰啦，我本身写也没那么清晰。

一、访问标志

public static synchronized final void greeting(){  
}

**greeting()**方法的修饰符有：public、static、synchronized、final 这几个修饰符修饰，那么相对地，

greeting()方法的访问标志中的ACC_PUBLIC、ACC_STATIC、ACC_SYNCHRONIZED、ACC_FINAL标志位都应该是1

从上面第一张图能够得出,该访问标志的值应该是十六进制0x0039。

二、名称索引和描述符索引

紧接着访问标志（access_flags）后面的两个字节，叫作名称索引(name_index)，这两个字节中的值是指向了常量池中某个常量池项的索引，该常量池项表示这这个方法名称的字符串。

方法描述符索引(descrptor_index)是紧跟在名称索引后面的两个字节，这两个字节中的值跟名称索引中的值性质同样，都是指向了常量池中的某个常量池项。这两个字节中的指向的常量池项，是表示了方法描述符的字符串。

三、代码示例

package com.louis.jvm;  
public class Simple {  
    public static synchronized final void greeting(){  
        int a = 10;  
    }  
}

1)、 Simple.class文件以下所示

注意 :方法表集合的头两个字节，即方法表计数器（method_count）的值是0x0002，它表示该类中有2 个方法。注意到，咱们的Simple.java中就定义了一个greeting()方法，为何class文件中会显示有两个方法呢？

缘由：若是咱们在类中没有定义实例化构造方法，JVM编译器在将源码编译成class文件时，会自动地为这个类添加一个不带参数的实例化构造方法，这种添加是字节码级别的，JVM对全部的类实例化构造方法名采用了相同的名称：“<init>”。若是咱们显式地以下定义Simple()构造函数，这个类编译出来的class文件和上面的不带Simple构造方法的Simple类生成的class文件是彻底相同的。

2)、Simple.class 中的<init>() 方法

解释：

一、方法访问标志(access_flags) ：占有 2个字节，值为0x0001,即标志位的第 16 位为 1，因此该**<init>()**方法的修饰符是：ACC_PUBLIC;

二、 名称索引(name_index)：占有 2 个字节，值为 0x0004，指向常量池的第 4项，该项表示字符串'<init>'，即该方法的名称是'<init>';

三、描述符索引(descriptor_index): 占有 2 个字节，值为0x0005,指向常量池的第 5 项，该项表示字符串“()V”，即表示该方法不带参数，而且无返回值（构造函数确实也没有返回值）；

四、属性计数器（attribute_count) : 占有 2 个字节，值为0x0001,表示该方法表中含有一个属性表，后面会紧跟着一个属性表；

五、属性表的名称索引(attribute_name_index) ：占有 2 个字节，值为0x0006,指向常量池中的第6 项，该项表示字符串“Code”，表示这个属性表是Code类型的属性表；

六、 属性长度（attribute_length)：占有4个字节，值为0x0000 0011，即十进制的 17，代表后续的 17 个字节能够表示这个Code属性表的属性信息；

七、 操做数栈的最大深度（max_stack）：占有2个字节，值为0x0001,表示栈帧中操做数栈的最大深度是1；

八、局部变量表的最大容量（max_variable）：占有2个字节，值为0x0001, JVM在调用该方法时，根据这个值设置栈帧中的局部变量表的大小；

九、 机器指令数目(code_length) ：占有4个字节，值为0x0000 0005,表示后续的5 个字节 0x2A 、0xB七、 0x00、0x0一、0xB1表示机器指令;

十、机器指令集(code[code_length]) ：这里共有 5个字节，值为0x2A 、0xB七、 0x00、0x0一、0xB1；

十一、显式异常表集合（exception_table_count)：占有2 个字节，值为0x0000,表示方法中没有须要处理的异常信息；

十二、Code属性表的属性表集合（attribute_count）：占有2 个字节，值为0x0000，表示它没有其余的属性表集合，由于咱们使用了**-g:none** 禁止编译器生成Code****属性表的 LineNumberTable 和LocalVariableTable;

解释下机器指令集：

第一个字节 **0x2A：查询Java 虚拟机规范中关于操做码的解释，0x2A 对应的操做是"aload_0",做用是将第一个引用类型局部变量推送至栈顶；

第二个字节 0xB7 :0xB7 对应的操做是："invokespecial",做用是调用超类构造方法、实例初始化方法或私有方法；它****带有2个字节的参数，即后面的 0x00、0x01 是它的参数，这个参数是某个常量池中的索引，指向了常量池的第一项，该项表示一个方法引用项CONSTANT_Methodref_info结构体，表示java.lang.Object 类中的**<init>()方法，即 java/lang/Object."<init>":()V。这条指令的意思就是调用父类Object的构造方法<init>()**；

第5个字符是0xB1 : 对应操做是：“Ireturn”,做用是表示无返回值的方法返回，结束方法调用，这条语句放在方法的机器码最后，表示方法结束调用，返回。

咱们可使用javap -v Simple > Simple.txt，查看反编译信息是怎样显示这一信息的：

3）Simple.class 中的greeting() 方法

解释：

一、方法访问标志(access_flags) ：占有 2个字节，值为 0x0039 ,即二进制的00000000 00111001,即标志位的第十一、十二、1三、16位为1，根据上面讲的方法标志位的表示，能够获得该**greeting()**方法的修饰符有：ACC_SYNCHRONIZED、ACC_FINAL、ACC_STATIC、ACC_PUBLIC;

二、 名称索引(name_index)：占有 2 个字节，值为 0x0007，指向常量池的第 7 项，该项表示字符串“greeting”，即该方法的名称是“greeting”;

三、描述符索引(descriptor_index): 占有 2 个字节，值为0x0005,指向常量池的第 5 项，该项表示字符串“()V”，即表示该方法不带参数，而且无返回值；

四、属性计数器（attribute_count): 占有 2 个字节，值为0x0001,表示该方法表中含有一个属性表，后面会紧跟着一个属性表；

六、属性长度（attribute_length）：占有4个字节，值为0x0000 0010，即十进制的16，代表后续的16个字节能够表示这个Code属性表的属性信息；

七、操做数栈的最大深度（max_stack） ：占有2个字节，值为0x0001,表示栈帧中操做数栈的最大深度是1；

八、 局部变量表的最大容量（max_variable）：占有2个字节，值为0x0001, JVM在调用该方法时，根据这个值设置栈帧中的局部变量表的大小；

九、器指令数目(code_length)：占有4 个字节，值为0x0000 0004,表示后续的4个字节0x十、 0x0A、 0x3B、0xB1的是表示机器指令;

十、机器指令集(code[code_length])：这里共有4 个字节，值为0x十、 0x0A、 0x3B、0xB1 ；

十一、显式异常表集合（exception_table_count）：占有2 个字节，值为0x0000,表示方法中没有须要处理的异常信息；

12 Code属性表的属性表集合（attribute_count）：占有2 个字节，值为0x0000，表示它没有其余的属性表集合，由于咱们使用了**-g:none** 禁止编译器生成Code****属性表的 LineNumberTable 和LocalVariableTable;

指令集解释

第一个字节 0x10 : 查询Java虚拟机规范中关于操做码的解释，0x10 对应的操做是"bipush"," 做用是将单字节的常量值（-128~127）推送至栈顶，它要求一个参数，后面的 0x0A 便是须要推送到栈顶的单字节，注意这里的 0x0A 是16进制，就是咱们在代码里写的"a=10"中的10。

第三个字节"3B" : “3B”对应的操做是："istore_0",做用是将栈顶int 型数值存入第一个局部变量。咱们在greeting() 方法中就声明了一个局部变量a，JVM的运行的时候，将这个局部变量a解析，并放置到局部变量表中的第一个位置；上述的0x10 0x0A 指令已经将0x0A 推送到了栈顶了，而后 0x3B指令便将栈顶的0x0A 取出，赋值给局部变量表中的第一个参数，即局部变量a，这样就完成了对局部变量a的赋值；

第4个字符是0xB1 : 对应操做是：“Ireturn”,做用是表示无返回值的方法返回，结束方法调用，这条语句放在方法的机器码最后，表示方法结束调用，返回。

咱们可使用javap -v Simple > Simple.txt，查看反编译信息是怎样显示这一信息的：

### 参考

这篇文章基本上是参考，很是感谢做者分享，写的很清楚:《Java虚拟机原理图解》

只要本身变优秀了，其余的事情才会跟着好起来（少将6）

原文出处：https://www.cnblogs.com/qdhxhz/p/10727117.html