【JVM】class文件結構3——字段表與方法表

1、字段表

字段表緊隨在接口表索引之後，字段表包含訪問標記、字段名索引、描述符索引、屬性表，其中屬性表包含屬性計數器與屬性集合

以這段代碼爲例：

package com.yang.testField;

public class Main {
    private volatile int a = 1;
    public static final String b = "abc";

}

16進制數據如下圖所示：

可以看得出，字段計數爲0x0002，因爲有2個字段，a和b。

字段a的訪問標記是是0x0042，用這個值與標識符的特徵值取與，如果結果爲1，則表示該字段擁有響應的標識符。字段標識符如下所示：

訪問標記名	十六進制值	描述
ACC_PUBLIC	0x0001	public
ACC_PRIVATE	0x0002	private
ACC_PROTECTED	0x0004	protected
ACC_STATIC	0x0008	static
ACC_FINAL	0x0010	final
ACC_VOLATILE	0x0040	volatile
ACC_TRANSIENT	0x0080	transient，被transient 修飾的字段默認不會被序列化
ACC_SYNTHETIC	0x1000	表示這個字段是由編譯器自動生成，而不是用戶代碼編譯產生
ACC_ENUM	0x4000	枚舉

這裏我們可以得出，a的訪問標記有ACC_PRIVATE與ACC_VOLATILE。

a的名稱索引爲0x0005，我們看一下常量池：

可以得出第一個字段的名稱索引指向常量池中第5個常量項，即“a”。

a的描述符索引爲0x0006，即常量池中的“I”，完成的字段類型與描述符的對照表如下：

描述符	類型
B	byte
C	char
D	double
F	float
I	int
J	long
S	short
Z	bool
LClassName ;	引用類型，"L" + 對象類型的全限定名 + ";"
[	一維數組，N維數組就有N個連續的[

接下來是a的屬性計數器，對應的值爲0x0000，代表a沒有屬性表。

貼一下b字段表中的屬性表：

b的屬性計數器爲0x0001，代表着有屬性表，屬性表中只有一個元素，爲0x0009，常量池中顯示爲ConstantValue，說明

該屬性是ConstantValue類型的，屬性長度爲2，屬性值索引爲0x000A，即找到常量池中的#11，再找到#21，原來是個字符串"abc"。

爲什麼int a沒有屬性表，而static final b卻有屬性表？這要從字段的賦值策略說起：

對於一個實例字段，比如這裏的a，賦值階段發生在對象實例的構造方法中，即<init>；

對於一個非final的靜態字段，賦初始值會發生在解析階段，而賦用戶指定的值，會發生在初始化階段，在類構造器方法中完成，即<clinit>。

對於一個final的靜態字段，且是基本類型或者是String類型，在編譯期間就給該變量賦予用戶指定的值，並在常量池中形成一個ConstantValue類型的屬性，屬性值就是常量的值。如果是除去String類型以外的引用類型，那麼就是在初始化階段完成賦值操作。

下面以一個例子說明：

package com.yang.testField;

public class Main {
    private volatile int a = 1;
    public static final String b = "abc";
    public static String c="def";
    public static Thread d=new Thread();

}

<init>方法內的情況：

這裏面完成的是對實例變量的賦值操作。

<clinit>方法內的情況：

這裏面完成的是對普通靜態變量c與非String的引用類型變量d的賦值操作。

更多關於對<init>與<clinit>方法的理解，可以參考這篇文章java執行順序之深入理解clinit和init

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2、方法表

緊接着字段表的是方法表，方法表和字段表類似，方法表包含方法計數、訪問標記、名稱索引、描述符索引、屬性表，其中屬性表也是包含屬性計數與屬性集合。

方法計數、名稱索引這邊就不再說明了。

方法的訪問標記有：

方法訪問標記	特徵值	描述
ACC_PUBLIC	0x0001	public
ACC_PRIVATE	0x0002	private
ACC_PROTECTED	0x0004	protected
ACC_STATIC	0x0008	static
ACC_FINAL	0x0010	final
ACC_SYNCHRONIZED	0x0020	synchronized
ACC_BRIDGE	0x0040	bridge 方法, 由編譯器生成
ACC_VARARGS	0x0080	方法包含可變長度參數，比如 String... args
ACC_NATIVE	0x0100	native
ACC_ABSTRACT	0x0400	abstract
ACC_STRICT	0x0800	聲明爲 strictfp，表示使用 IEEE-754 規範的精確浮點數，極少使用
ACC_SYNTHETIC	0x1000	表示這個方法是由編譯器自動生成，而不是用戶代碼編譯產生

這裏有一個簡單的例子：

package com.yang.testMethod;

public class Main {
    public Main() {
    }

    private int getInt(int k) {
        return k;
    }

    public static Thread getThread(int i, double d, Runnable runnable) {
        System.out.println(i * d);
        return new Thread(runnable);
    }

}

構造方法的描述符爲()V

getInt方法的描述符爲(I)I

getThread方法的描述符爲(IDLjava/lang/Runnable;)Ljava/lang/Thread;

從這裏，我們可以看得出，方法描述符的組織方式是這樣子的：(參數列表內字段的描述符)返回值的描述符

接下來討論方法的屬性表，前面說過了，屬性表包含屬性計數與屬性集合，屬性集合又包含屬性名稱索引+屬性長度+屬性值。

屬性表內最主要的屬性就是Code屬性了，Code屬性內有幾個比較重要的東西：字節碼、LineNumberTable行號表、LocalVariableTable局部變量表、ExceptionTable異常表

用一下的代碼爲例：

    public static Thread getThread(int i, double d, Runnable runnable) {
        try {
            System.out.println(i * d);
        }catch (Exception e){
            return null;
        }
        return new Thread(runnable);
    }

字節碼是class文件中最重要的東西了，jvm主要就是抽取字節碼，然後去執行。

LineNumberTable內維護這java源碼與字節碼之間的對應關係：

LocalVariableTable內記錄着局部變量描述：

關於局部變量表的詳細內容，可以參考我的另外一篇文章虛擬機棧的五臟六腑。

ExceptionTable會告訴虛擬機異常的處理邏輯，比如下圖的異常表，說明如果字節碼從第0行到第10行出現了type類型的異常，那麼將會跳轉到第13行的字節碼進行處理。