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Java class文件格式之屬性_動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

更新時(shí)間：2017年06月14日 14:30:32 作者：zhangjg

在本文中，主要講解了class文件中的一些屬性。這些屬性可以出現(xiàn)在class文件中的對(duì)個(gè)地方，用來描述一些其他信息

class文件中的attributes_count和attributes

attributes_count位于class文件中methods的下面。它占兩個(gè)字節(jié)，存儲(chǔ)的是一個(gè)整數(shù)值，表示class文件中屬性的個(gè)數(shù)。
attributes_count下面的是attributes，可以把它看做一個(gè)數(shù)組，每個(gè)數(shù)組項(xiàng)是一個(gè)attribute_info ，每個(gè)attribute_info 表示一個(gè)屬性。attributes中有 attributes_count個(gè)attribute_info 。

需要說明的是，屬性會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)地方，不僅僅出現(xiàn)在頂層的ClassFile中，也會(huì)出現(xiàn)在class文件中的數(shù)據(jù)項(xiàng)中，如出現(xiàn)在field_info中，用來描述特定字段的一些信息，還可以出現(xiàn)在method_info中，用來描述特定方法的一些信息。

屬性（attribute_info）的大概格式是這樣的：

其中attribute_name_index占兩個(gè)字節(jié)，它是一個(gè)指向常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)的索引。它指向一個(gè)CONSTANT_Utf8_info ，這個(gè)CONSTANT_Utf8_info 中存放的是當(dāng)前屬性的名字。

attribute_name_index下面的四個(gè)字節(jié)叫做attribute_length，它表示當(dāng)前屬性的長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度不包括前6個(gè)字節(jié)，也就是說只包括屬性真實(shí)信息（也就是info）的長(zhǎng)度。

attribute_length下面的數(shù)據(jù)是info，它的長(zhǎng)度由上面提到的attribute_length指定，它存放的是真實(shí)的屬性數(shù)據(jù)。

下面我們會(huì)依次介紹一些重要屬性，相對(duì)不是很重要的屬性會(huì)一筆帶過。

ClassFile中的SourceFile屬性

首先介紹一個(gè)比較簡(jiǎn)單的屬性：SourceFile。該屬性出現(xiàn)在頂層的class文件中。它描述了該類是從哪個(gè)源文件中編譯來的，注意，描述的是源文件，而不是類，一個(gè)源文件中可以存在多個(gè)類。它的格式如下：

前面說過， attribute_name_index指向常量池中的一個(gè)CONSTANT_Utf8_info ，這個(gè)CONSTANT_Utf8_info 中存放的是這個(gè)屬性的名字字符串，即“SourceFile” 。

attribute_length是屬性信息的長(zhǎng)度，這里是2，因?yàn)檫@個(gè)屬性的info就兩個(gè)字節(jié)。

sourcefile_index占兩個(gè)字節(jié)，這也是為什么attribute_length是2的原因。 sourcefile_index指向常量池中的一個(gè)CONSTANT_Utf8_info ，這個(gè)CONSTANT_Utf8_info 中存放的是生成該類的源文件的文件名，這里的文件名不包括路徑部分。

下面舉例說明，示例代碼：

package combjpowernodetest; 
 
public class Person { 
 
  int age; 
 
  int getAge(){ 
    return age; 
  } 
}

反編譯后的相關(guān)信息：

public class combjpowernodetestPerson 
 
 SourceFile: "Personjava" 
 
Constant pool: 
 
......... 
 
 #20 = Utf8        SourceFile 
 #21 = Utf8        Personjava 
 
.........

反編譯結(jié)果中的 SourceFile: "Person.java" 一行是SourceFile屬性的簡(jiǎn)單表示形式。可以把它看做一個(gè)可讀的attribute_info 。下面常量池中的第20項(xiàng)的CONSTANT_Utf8_info是對(duì)這個(gè)屬性的屬性名（attribute_name_index）的描述，第21項(xiàng)的CONSTANT_Utf8_info是對(duì)源文件的文件名的描述。

下面是圖例，注意，虛線范圍內(nèi)表示常量池區(qū)域：

ClassFile中的InnerClasses屬性

InnerClasses是一個(gè)存在于頂層class文件中的屬性，它描述的是內(nèi)部類和外圍類的關(guān)系。這是一個(gè)相對(duì)來說比較復(fù)雜的屬性，因?yàn)槊總€(gè)類可能有多個(gè)內(nèi)部類，而這些內(nèi)部類中可能還有內(nèi)部類，多層嵌套。外圍類中的InnerClasses屬性必須描述它的所有內(nèi)部類，而內(nèi)部類中的InnerClasses也必須描述它的外圍類。

由于這個(gè)屬性相對(duì)較為復(fù)雜，而對(duì)于我們理解class文件又不具有很大的意義，所以我們只是簡(jiǎn)單的介紹一下。如果想深入理解這個(gè)屬性，請(qǐng)參考《深入Java虛擬機(jī)》第144到166頁。

下面是這個(gè)屬性的結(jié)構(gòu)：

attribute_name_index和attribute_length就不過多介紹了，和上面介紹的是一樣的。

number_of_classes描述的是內(nèi)部類的個(gè)數(shù)。

classes可以看做是一個(gè)數(shù)組，這個(gè)數(shù)組中的每一項(xiàng)是一個(gè)inner_class_info，而每個(gè)inner_class_info是對(duì)一個(gè)內(nèi)部類的描述。每個(gè) inner_class_info的結(jié)構(gòu)如下：

Synthetic屬性

Synthetic屬性可以出現(xiàn)在filed_info中， method_info中和頂層的ClassFile中，分別表示這個(gè)字段，方法或類不是有用戶代碼生成的（即不存在與源文件中），而是由編譯器自動(dòng)添加的。例如，編譯器會(huì)為內(nèi)部類增加一個(gè)字段，該字段是對(duì)外部類對(duì)象的引用；如果一個(gè)不定義構(gòu)造方法，那么編譯器會(huì)自動(dòng)添加一個(gè)無參數(shù)的構(gòu)造方法<init>，如果定義了靜態(tài)字段或靜態(tài)代碼塊，還會(huì)根據(jù)具體情況，增加靜態(tài)初始化方法<clinit> 。此外，有些機(jī)制，如動(dòng)態(tài)代理，會(huì)在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)生成字節(jié)碼文件，由于這些類不是由源文件中編譯來的，所以這些類的class文件中會(huì)有一個(gè)Synthetic屬性。

它的結(jié)構(gòu)如下：

可以看到，它沒有真正的屬性數(shù)據(jù)info，它只是一個(gè)標(biāo)志性的屬性，用來表示它所在的字段，方法或類是由編譯器自動(dòng)添加的。

下面以實(shí)例代碼來說明，源碼如下：

package combjpowernodetest; 
 
public class Person { 
   
  static{ 
    Systemoutprintln("static"); 
     
  } 
   
  int age; 
 
  int getAge(){ 
    return age; 
  } 
}

反編譯后的相關(guān)信息如下：

{ 
 int age; 
  flags: 
 
 
 static {}; 
 
  ......... 
 
 public combjpowernodetestPerson(); 
   
  ......... 
 
 int getAge(); 
 
  ......... 
}

由反編譯結(jié)果可以看出，編譯器自動(dòng)生成了靜態(tài)初始化方法和構(gòu)造方法。可能是因?yàn)镾ynthetic屬性是可選的（也就是說某個(gè)版本的編譯器可以選擇不加入Synthetic屬性），所以在反編譯后的結(jié)果中沒有發(fā)現(xiàn)Synthetic屬性。

ConstantValue屬性

ConstantValue屬性出現(xiàn)在class文件中的field_info中，也就是說它是一個(gè)和字段相關(guān)的屬性。每個(gè)field_info中最多只能出現(xiàn)一個(gè)ConstantValue屬性。此外，要注意的是，必須是靜態(tài)字段才可以有ConstantValue屬性。這個(gè)靜態(tài)字段可以是final的，也可以不是final的。

這個(gè)屬性為靜態(tài)變量提供了另一種初始化的方式。靜態(tài)變量初始化的方式有兩種，一種就是現(xiàn)在要講得ConstantValue屬性，另一種就是靜態(tài)初始化方法<clinit> 不同的編譯器和虛擬機(jī)可以有不同的實(shí)現(xiàn)方式。但是如果虛擬機(jī)決定使用ConstantValue屬性為靜態(tài)變量賦值，那么為這個(gè)變量的賦值動(dòng)作，必須位于執(zhí)行<clinit>方法之前。

此外，只有基本數(shù)據(jù)類型或String類型的靜態(tài)變量才可以存在ConstantValue屬性，原因在下面會(huì)有說明。

下面介紹它的結(jié)構(gòu)：

attribute_name_index和attribute_length就不過多介紹了，和上面介紹的是一樣的。這里的attribute_length為2 。

位于attribute_length之下的是constantvalue_index ，這是一個(gè)指向常量池中某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的索引。這個(gè)常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)中存放的就是當(dāng)前字段的值。

這個(gè)常量池中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，根據(jù)field_info描述的字段的不同，可以是不同類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)，如果當(dāng)前字段是byte， short， char， int， boolean類型，那么這個(gè)被指向的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)就會(huì)是一個(gè)CONSTANT_Integer_info ，如果當(dāng)前字段是一個(gè)long類型的字段，那么這個(gè)被指向的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)就會(huì)是一個(gè)CONSTANT_Long_info 。如果當(dāng)前字段是是一個(gè)String類型的字段，那么這個(gè)被指向的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)就是一個(gè)CONSTANT_String_info 。這里有一點(diǎn)需要說明，雖然java語言支持byte， short， char， boolean類型，但是JVM卻不支持這幾種類型，表現(xiàn)在class文件中就是， class文件中的常量池中沒有和這幾個(gè)數(shù)據(jù)類型相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，這幾中類型都被JVM在執(zhí)行時(shí)當(dāng)做int來對(duì)待，表現(xiàn)在class文件中就是，這幾種類型都對(duì)應(yīng)常量池中的CONSTANT_Integer_info 數(shù)據(jù)項(xiàng)。

這也說明了，為什么只有基本數(shù)據(jù)類型和String類型的靜態(tài)常量才會(huì)存在ConstantValue屬性。因?yàn)閏onstantvalue_index只是一個(gè)指向常量池的索引，而其他引用類型的常量不會(huì)存在于常量池中。

下面以實(shí)例來說明，實(shí)例代碼如下：

package combjpowernodetest; 
 
public class Person { 
   
  static final int a = 1; 
   
  int age; 
 
  int getAge(){ 
    return age; 
  } 
}

反編譯后的相關(guān)結(jié)果如下：

...... 
 
Constant pool: 
  
  #7 = Utf8        ConstantValue 
  #8 = Integer      1 
 
  
{ 
 static final int a; 
  flags: ACC_STATIC, ACC_FINAL 
  ConstantValue: int 1 
 
  ......... 
}

可以看到，源文件中的a字段，是static final 的，所以編譯器為這個(gè)字段的filed_info生成了ConstantValue屬性。這個(gè)屬性的示意圖如下所示，注意，虛線范圍內(nèi)表示常量池區(qū)域：

Deprecated屬性

Deprecated屬性可以存在于filed_info中， method_info中和頂層的ClassFile中，分別表示這個(gè)字段，方法或類已經(jīng)過時(shí)。這個(gè)屬性用來支持源文件中的@deprecated注解。也就是說，如果在源文件中為一個(gè)字段，方法或類標(biāo)注了@deprecated注解，那么編譯器就會(huì)在class文件中為這個(gè)字段，方法或類生成一個(gè)Deprecated屬性。

Deprecated屬性的格式如下：

和上面的屬性一樣， attribute_name_index屬性指向一個(gè)常量池中的CONSTANT_Utf8_info 。這個(gè)CONSTANT_Utf8_info中存放著該屬性的名字 “Deprecated” 。

attribute_length永遠(yuǎn)為0 ，因?yàn)檫@個(gè)屬性只是一個(gè)標(biāo)志信息，用來表示字段，方法，類已經(jīng)過時(shí)，而不具有任何實(shí)質(zhì)性的屬性信息。

下面以代碼示例來說明，代碼如下：

package combjpowernodetest; 
 
public class Person { 
   
  int age; 
 
  @Deprecated 
  int getAge(){ 
    return age; 
  } 
}

在getAge方法上使用了@deprecated 。下面是反編譯之后的相關(guān)信息：

...... 
 
nstant pool: 
...... 
 
#18 = Utf8        Deprecated 
 
...... 
 
 
 
...... 
 
int getAge(); 
 flags: 
 Deprecated: true 
 
 ......

可以看到，在getAge方法相關(guān)的信息中，有一行 Deprecated: true ，這說明編譯器在getAge方法的method_info中加入了Deprecated屬性。常量池第18項(xiàng)的CONSTANT_Utf8_info中存放的是Deprecated屬性的屬性名“Deprecated” 。

下面是示意圖，虛線范圍內(nèi)表示常量池區(qū)域：