第六章 类文件结构

第六章 类文件结构

实现平台无关性的基础是虚拟机和字节码的存储格式。Java虚拟机不与任何程序语言绑定，只和其Class文件这种特殊的二进制文件格式关联。

6.1 Class类文件结构

Class文件格式采用类似C结构体的伪结构存储，包含两种数：无符号数和表。

• 无符号数：基本数据类型 ， u1,u2,u3,u4表示不同的长度
• 表：多个无符号数或其他的表作为数据相复合成的复合数据类型。习惯info结尾

1 魔数和Class文件版本

• 头4个字节成为魔数。用来确定文件能否被虚拟机加载
• 紧接着4个字节是Class文件版本号，5和6字节是次版本号。7和8是主版本号（大版本+1）。

2 常量池

主次版本之后是常量池入口，

常量池主要存放两大类变量：

• 字面量：类似常量概念，比如字符串和声明为final的常量值。
• 符号引用：属于编译原理的概念
  • 被模块导出或开放的包
  • 类和接口的全限定名
  • 方法的名称和描述符
  • 方法句柄、方法类型
  • 动态调用点和动态常量

实际上，Java是在虚拟机加载Class文件时才进行动态连接。

虚拟机加载类时，会从常量池中获取对应的符号引用，再在类创建或运行时解析、翻译到具体的内存中。（这部分涉及到虚拟机的类加载机制）

Tips:

1. 而常量池中，会存在每种基本类型对应的字面量。这个也就是为什么会存在对应的基本数据类型？？

2. Class文件中的方法，字段都需要引用CONSTANT_UTF_8型常量描述名称。u2类型能表达的最大是65535。

3. CONSTANT_Class_info 包含tag和name_index ，tag时标志位，index是常量索引，指向哪个常量结构实例。

3 访问标志

常量池之后，紧接着的2个字节代表访问标志。

包括：是类还是接口、是否定义为public类型、是否定义为abstract、具体是类的话，是否被声明为final 等等

4 类索引、父类索引与接口索引集合

类索引和父类索引，都是u2类型的数据库。接口索引集合是u2的集合

5 字段表集合

字段表用于描述接口或者类中声明的变量。 但不包含在方法内声明的局部变量。

方法表，属性表

方法表 包括访问标志，名称索引，描述符索引，属性表集合。（访问标识就包括synchronized，abstract等关键字）

......

6.2 字节码指令

同步指令

JVM支持方法级的同步和方法内部代码块的同步，这两种都是使用管程（Monitor，或者称为锁)来实现的。

方法级同步：

​ 隐式，无需字节码指令控制。实现通过方法表中的ACC_SYNCHRONIZED访问标识了解是否是同步方法。

​ 此时线程执行到这里就会先持有锁，然后再执行方法，执行完成后再释放。

语句块同步：

​ minitorener和monitorexit两条指令支持synchronized关键字的语义。

others: 为了保证在方法异常完成时monitorenter和monitorexit指令依然可以正确配对执行，编译器会产生一个异常处理程序，这个声明可以处理所有的异常，其目的就是保证monitorexit的指令的执行。