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Java class文件格式之?dāng)?shù)據(jù)類型（二)_動力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

更新時間：2017年06月14日 14:43:11 投稿：mrr

這篇文章主要介紹了Java class文件格式之?dāng)?shù)據(jù)類型（二）的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

常量池中各數(shù)據(jù)項(xiàng)類型詳解（續(xù)）

（8） CONSTANT_Class_info

常量池中的一個CONSTANT_Class_info，可以看做是CONSTANT_Class數(shù)據(jù)類型的一個實(shí)例。他是對類或者接口的符號引用。它描述的可以是當(dāng)前類型的信息，也可以描述對當(dāng)前類的引用，還可以描述對其他類的引用。也就是說，如果訪問了一個類字段，或者調(diào)用了一個類的方法，對這些字段或方法的符號引用，必須包含它們所在的類型的信息， CONSTANT_Class_info就是對字段或方法符號引用中類型信息的描述。

CONSTANT_Class_info的第一個字節(jié)是tag，值為7，也就是說，當(dāng)虛擬機(jī)訪問到一個常量池中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，如果發(fā)現(xiàn)它的tag值為7，就可以判斷這是一個CONSTANT_Class_info 。 tag下面的兩個字節(jié)是一個叫做name_index的索引值，它指向一個CONSTANT_Utf8_info，這個CONSTANT_Utf8_info中存儲了CONSTANT_Class_info要描述的類型的全限定名。

此外要說明的是， java中數(shù)組變量也是對象，那么數(shù)組也就有相應(yīng)的類型，并且數(shù)組的類型也是使用CONSTANT_Class_info描述的，并且數(shù)組類型和普通類型的描述有些區(qū)別。普通類型的CONSTANT_Class_info中存儲的是全限定名，而數(shù)組類型對應(yīng)的CONSTANT_Class_info中存儲的是數(shù)組類型相對應(yīng)的描述符字符串。舉例說明：

與Object類型對應(yīng)的CONSTANT_Class_info中存儲的是： java/lang/Object

與Object[]類型對應(yīng)的CONSTANT_Class_info中存儲的是： [Ljava/lang/Object;

下面看CONSTANT_Class_info的存儲布局：

例如，如果在一個類中引用了System這個類，那么就會在這個類的常量池中出現(xiàn)以下信息：

（9） CONSTANT_Fieldref_info

常量池中的一個CONSTANT_Fieldref_info，可以看做是CONSTANT_Field數(shù)據(jù)類型的一個實(shí)例。該數(shù)據(jù)項(xiàng)表示對一個字段的符號引用，可以是對本類中的字段的符號引用，也可以是對其他類中的字段的符號引用，可以是對成員變量字段的符號引用，也可以是對靜態(tài)變量的符號引用, 其中ref三個字母就是reference的簡寫。之前的文章中， “符號引用”這個名詞出現(xiàn)了很多次，可能有的同學(xué)一直不是很明白，等介紹完CONSTANT_Fieldref_info，就可以很清晰的了解什么是符號引用。下面分析CONSTANT_Fieldref_info中的內(nèi)容都存放了什么信息。

和其他類型的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)一樣，它的第一個字節(jié)也必然是tag，它的tag值為9 。也就是說，當(dāng)虛擬機(jī)訪問到一個常量池中的一項(xiàng)數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)這個數(shù)據(jù)的tag值為9，就可以確定這個被訪問的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Fieldref_info，并且知道這個數(shù)據(jù)項(xiàng)表示對一個字段的符號引用。

tag值下面的兩個字節(jié)是一個叫做class_index的索引值，它指向一個CONSTANT_Class_info數(shù)據(jù)項(xiàng)，這個數(shù)據(jù)項(xiàng)表示被引用的字段所在的類型，包括接口。所以說， CONSTANT_Class_info可以作為字段符號引用的一部分。

class_index以下的兩個字節(jié)是一個叫做name_and_type_index的索引，它指向一個CONSTANT_NameAndType_info 。這個CONSTANT_NameAndType_info描述的是被引用的字段的名稱和描述符。我們在前面的博客中也提到過， CONSTANT_NameAndType_info可以作為字段符號引用的一部分。

到此，我們可以說， CONSTANT_Fieldref_info就是對一個字段的符號引用，這個符號引用包括兩部分，一部分是該字段所在的類，另一部分是該字段的字段名和描述符。這就是所謂的 “對字段的符號引用” 。

下面結(jié)合實(shí)際代碼來說明，代碼如下：

package com.bjpowernode.test; 
public class TestInt { 
 int a = 10; 
 void print(){ 
  System.out.println(a); 
 } 
}

在print方法中，引用了本類中的字段a。代碼很簡單，我們一眼就可以看到print方法中是如何引用本類中定義的字段a的。那么在class文件中，對字段a的引用是如何描述的呢？下面我們將這段代碼使用javap反編譯，給出簡化后的反編譯結(jié)果：

Constant pool: 
 #1 = Class    #2    // com/bjpowernode/test/TestInt 
 #2 = Utf8    com/bjpowernode/test/TestInt 
 ...... 
 #5 = Utf8    a 
 #6 = Utf8    I 
 ...... 
 #12 = Fieldref   #1.#13   // com/bjpowernode/test/TestInt.a:I 
 #13 = NameAndType  #5:#6   // a:I 
 ...... 
{ 
 void print(); 
 flags: 
 Code: 
  stack=2, locals=1, args_size=1 
   0: getstatic  #19     // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 
   3: aload_0 
   4: getfield  #12     // Field a:I 
   7: invokevirtual #25     // Method java/io/PrintStream.println:(I)V 
  10: return 
}

可以看到， print方法的位置為4的字節(jié)碼指令getfield引用了索引為12的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)，常量池中索引為12的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Fieldref_info，這個CONSTANT_Fieldref_info又引用了索引為1和13的兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)，索引為1的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Class_info，這個CONSTANT_Class_info數(shù)據(jù)項(xiàng)又引用了索引為2的數(shù)據(jù)項(xiàng)，索引為2的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Utf8_info , 他存儲了字段a所在的類的全限定名com/bjpowernode/test/TestInt 。而CONSTANT_Fieldref_info所引用的索引為13的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_NameAndType_info，它又引用了兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)，分別為第5項(xiàng)和第6項(xiàng)，這是兩個CONSTANT_Utf8_info ，分別存儲了字段a的字段名a，和字段a的描述符I 。

下面給出內(nèi)存布局圖，這個圖中涉及的東西有點(diǎn)多，因?yàn)镃ONSTANT_Fieldref_info引用了CONSTANT_Class_info和CONSTANT_NameAndType_info， CONSTANT_Class_info又引用了一個CONSTANT_Utf8_info ，而CONSTANT_NameAndType_info又引用了兩個CONSTANT_Utf8_info 。

（10） CONSTANT_Methodref_info

常量池中的一個CONSTANT_Methodref_info，可以看做是CONSTANT_Methodref數(shù)據(jù)類型的一個實(shí)例。該數(shù)據(jù)項(xiàng)表示對一個類中方法的符號引用，可以是對本類中的方法的符號引用，也可以是對其他類中的方法的符號引用，可以是對成員方法字段的符號引用，也可以是對靜態(tài)方法的符號引用,但是不會是對接口中的方法的符號引用。其中ref三個字母就是reference的簡寫。在上一小節(jié)中介紹了CONSTANT_Fieldref_info，它是對字段的符號引用，本節(jié)中介紹的CONSTANT_Methodref_info和CONSTANT_Fieldref_info很相似。既然是符號“引用”，那么只有在原文件中調(diào)用了一個方法，常量池中才有和這個被調(diào)用方法的相對應(yīng)的符號引用，即存在一個CONSTANT_Methodref_info。如果只是在類中定義了一個方法，但是沒調(diào)用它，則不會在常量池中出現(xiàn)和這個方法對應(yīng)的CONSTANT_Methodref_info 。

和其他類型的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)一樣，它的第一個字節(jié)也必然是tag，它的tag值為10 。也就是說，當(dāng)虛擬機(jī)訪問到一個常量池中的一項(xiàng)數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)這個數(shù)據(jù)的tag值為10，就可以確定這個被訪問的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Methodref_info，并且知道這個數(shù)據(jù)項(xiàng)表示對一個方法的符號引用。

tag值下面的兩個字節(jié)是一個叫做class_index的索引值，它指向一個CONSTANT_Class_info數(shù)據(jù)項(xiàng)，這個數(shù)據(jù)項(xiàng)表示被引用的方法所在的類型。所以說， CONSTANT_Class_info可以作為方法符號引用的一部分。

class_index以下的兩個字節(jié)是一個叫做name_and_type_index的索引，它指向一個CONSTANT_NameAndType_info 。這個CONSTANT_NameAndType_info描述的是被引用的方法的名稱和描述符。我們在前面的博客中也提到過， CONSTANT_NameAndType_info可以作為方法符號引用的一部分。

到此，我們可以知道， CONSTANT_Methodref_info就是對一個字段的符號引用，這個符號引用包括兩部分，一部分是該方法所在的類，另一部分是該方法的方法名和描述符。這就是所謂的 “對方法的符號引用” 。

下面結(jié)合實(shí)際代碼來說明，代碼如下：

package com.bjpowernode.test; 
public class Programer { 
 Computer computer; 
 public Programer(Computer computer){ 
  this.computer = computer; 
 } 
 public void doWork(){ 
  computer.calculate(); 
 } 
} 
package com.bjpowernode.test; 
public class Computer { 
 public void calculate() { 
  System.out.println("working..."); 
 } 
}

上面的代碼包括兩個類，其中Programer類引用了Computer類，在Programer類的doWork方法中引用（調(diào)用）了Computer類的calculate方法。源碼中對一個方法的描述形式我們再熟悉不過了，現(xiàn)在我們就反編譯Programer，看看Programer中對Computer的doWork方法的引用，在class文件中是如何描述的。

下面給出Programer的反編譯結(jié)果，其中省去了一些不相關(guān)的信息：

Constant pool: 
..... 
 #12 = Utf8    ()V 
 #20 = Methodref   #21.#23  // com/bjpowernode/test/Computer.calculate:()V 
 #21 = Class    #22   // com/bjpowernode/test/Computer 
 #22 = Utf8    com/bjpowernode/test/Computer 
 #23 = NameAndType  #24:#12  // calculate:()V 
 #24 = Utf8    calculate 
{ 
 com.bjpowernode.test.Computer computer;  
 flags: 
...... 
 public void doWork(); 
 flags: ACC_PUBLIC 
 Code: 
  stack=1, locals=1, args_size=1 
   0: aload_0 
   1: getfield  #13     // Field computer:Lcom/bjpowernode/test/Computer; 
   4: invokevirtual #20     // Method com/bjpowernode/test/Computer.calculate:()V 
   7: return 
}

可以看到， doWork方法的位置為4的字節(jié)碼指令invokevirtual引用了索引為20的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)，常量池中索引為20的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Methodref_info，這個CONSTANT_Methodref_info又引用了索引為21和23的兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)，索引為21的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Class_info，這個CONSTANT_Class_info數(shù)據(jù)項(xiàng)又引用了索引為22的數(shù)據(jù)項(xiàng)，索引為22的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Utf8_info , 他存儲了被引用的Computer類中的calculate方法所在的類的全限定名com/bjpowernode/test/Computer 。而CONSTANT_Methodref_info所引用的索引為23的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_NameAndType_info，它又引用了兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)，分別為第24項(xiàng)和第12項(xiàng)，這是兩個CONSTANT_Utf8_info ，分別存儲了被引用的方法calculate的方法名calculate，和該方法的描述符()V 。

下面給出內(nèi)存布局圖，這個圖中涉及的東西同樣有點(diǎn)多，因?yàn)镃ONSTANT_Methodref_info引用了CONSTANT_Class_info和CONSTANT_NameAndType_info， CONSTANT_Class_info又引用了一個CONSTANT_Utf8_info ，而CONSTANT_NameAndType_info又引用了兩個CONSTANT_Utf8_info 。

（11） CONSTANT_InterfaceMethodref_info

常量池中的一個CONSTANT_InterfaceMethodref_info，可以看做是CONSTANT_InterfaceMethodref數(shù)據(jù)類型的一個實(shí)例。該數(shù)據(jù)項(xiàng)表示對一個接口方法的符號引用，不能是對類中的方法的符號引用。其中ref三個字母就是reference的簡寫。在上一小節(jié)中介紹了CONSTANT_Methodref_info，它是對類中的方法的符號引用，本節(jié)中介紹的CONSTANT_InterfaceMethodref和CONSTANT_Methodref_info很相似。既然是符號“引用”，那么只有在原文件中調(diào)用了一個接口中的方法，常量池中才有和這個被調(diào)用方法的相對應(yīng)的符號引用，即存在一個CONSTANT_InterfaceMethodref。如果只是在接口中定義了一個方法，但是沒調(diào)用它，則不會在常量池中出現(xiàn)和這個方法對應(yīng)的CONSTANT_InterfaceMethodref 。

和其他類型的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)一樣，它的第一個字節(jié)也必然是tag，它的tag值為11 。也就是說，當(dāng)虛擬機(jī)訪問到一個常量池中的一項(xiàng)數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)這個數(shù)據(jù)的tag值為11，就可以確定這個被訪問的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_InterfaceMethodref，并且知道這個數(shù)據(jù)項(xiàng)表示對一個接口中的方法的符號引用。

tag值下面的兩個字節(jié)是一個叫做class_index的索引值，它指向一個CONSTANT_Class_info數(shù)據(jù)項(xiàng)，這個數(shù)據(jù)項(xiàng)表示被引用的方法所在的接口。所以說， CONSTANT_Class_info可以作為方法符號引用的一部分。

class_index以下的兩個字節(jié)是一個叫做name_and_type_index的索引，它指向一個CONSTANT_NameAndType_info，這個CONSTANT_NameAndType_info描述的是被引用的方法的名稱和描述符。我們在前面的博客中也提到過， CONSTANT_NameAndType_info可以作為方法符號引用的一部分。

到此，我們可以知道， CONSTANT_InterfaceMethodref就是對一個接口中的方法的符號引用，這個符號引用包括兩部分，一部分是該方法所在的接口，另一部分是該方法的方法名和描述符。這就是所謂的 “對接口中的方法的符號引用” 。

下面結(jié)合實(shí)際代碼來說明，代碼如下：

package com.bjpowernode.test; 
public class Plane { 
 IFlyable flyable; 
 void flyToSky(){ 
  flyable.fly(); 
 } 
} 
package com.bjpowernode.test; 
public interface IFlyable { 
 void fly(); 
}

在上面的代碼中，定義可一個類Plane，在這個類中有一個IFlyable接口類型的字段flyable，然后在Plane的flyToSky方法中調(diào)用了IFlyable中的fly方法。這就是源代碼中對一個接口中的方法的引用方式，下面我們反編譯Plane，看看在class文件層面，對一個接口中的方法的引用是如何描述的。

下面給出反編譯結(jié)果，為了簡潔期間，省略了一些不相關(guān)的內(nèi)容：

Constant pool: 
...... 
 #8 = Utf8    ()V 
 #19 = InterfaceMethodref #20.#22  // com/bjpowernode/test/IFlyable.fly:()V 
 #20 = Class    #21   // com/bjpowernode/test/IFlyable 
 #21 = Utf8    com/bjpowernode/test/IFlyable 
 #22 = NameAndType  #23:#8   // fly:()V 
 #23 = Utf8    fly 
{ 
....... 
 com.bjpowernode.test.IFlyable flyable; 
 flags: 
....... 
 void flyToSky(); 
 flags: 
 Code: 
  stack=1, locals=1, args_size=1 
   0: aload_0 
   1: getfield  #17     // Field flyable:Lcom/bjpowernode/test/IFlyable; 
   4: invokeinterface #19, 1   // InterfaceMethod com/bjpowernode/test/IFlyable.fly:()V 
   9: return 
}

可以看到， flyToSky方法的位置為4的字節(jié)碼指令invokeinterface引用了索引為19的常量池?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)，常量池中索引為19的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_InterfaceMethodref_info，這個CONSTANT_InterfaceMethodref_info又引用了索引為20和22的兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)，索引為20的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Class_info，這個CONSTANT_Class_info數(shù)據(jù)項(xiàng)又引用了索引為21的數(shù)據(jù)項(xiàng)，索引為21的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_Utf8_info , 他存儲了被引用的方法fly所在的接口的全限定名com/bjpowernode/test/IFlyable 。而CONSTANT_InterfaceMethodref_info所引用的索引為22的數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個CONSTANT_NameAndType_info，它又引用了兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)，分別為第23項(xiàng)和第8項(xiàng)，這是兩個CONSTANT_Utf8_info ，分別存儲了被引用的方法fly的方法名fly，和該方法的描述符()V 。

下面給出內(nèi)存布局圖，這個圖中涉及的東西同樣有點(diǎn)多，因?yàn)镃ONSTANT_InterfaceMethodref_info引用了CONSTANT_Class_info和CONSTANT_NameAndType_info， CONSTANT_Class_info又引用了一個CONSTANT_Utf8_info ，而CONSTANT_NameAndType_info又引用了兩個CONSTANT_Utf8_info 。

總結(jié)

到此為止， class文件中的常量池部分就已經(jīng)講解完了。進(jìn)行一下總結(jié)。對于深入理解Java和JVM ，理解class文件的格式至關(guān)重要，而在class文件中，常量池是一項(xiàng)非常重要的信息。常量池中有11種數(shù)據(jù)項(xiàng)，這個11種數(shù)據(jù)項(xiàng)存儲了各種信息，包括常量字符串，類的信息，方法的符號引用，字段的符號引用等等。常量池中的數(shù)據(jù)項(xiàng)通過索引來訪問，訪問形式類似于數(shù)組。常量池中的各個數(shù)據(jù)項(xiàng)之前會通過索引相互引用， class文件的其他地方也會引用常量池中的數(shù)據(jù)項(xiàng) ，如方法的字節(jié)碼指令。

在下面的文章中，會繼續(xù)介紹class文件中，位于常量池以下的其他信息。這些信息包括：對本類的描述，對父類的描述，對實(shí)現(xiàn)的接口的描述，本類中聲明的字段的描述，本類匯總定義的方法的描述，還有各種屬性。

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