JVM_字节码文件(ClassFile)详解

2021-12-05 本文已影响0人 wo883721

我们知道javac 命令可以将 .java 文件编译成 .class 文件，而这个Class 文件 中包含了Java虚拟机指令集、符号表以及若干其他辅助信息；最终将在Java虚拟机运行。

Java虚拟机最终运行的是 Class 文件，它其实不管你是不是由 .java 文件生成的，如果有别的程序语言能将自己程序逻辑翻译成一个Class 文件，那么它也可以运行在 Java虚拟机 上的。

也就是说Java虚拟机其实并不和 java 语言强绑定，它只与Class 这个二进制文件强关联，Class 文件包含程序运行的所有信息。

本文是以 JVM8 为例的。

一. class 文件格式

每一个 Class文件都有如下的 ClassFile 文件结构：

ClassFile {
   u4 magic;
   u2 minor_version;
   u2 major_version;
   u2 constant_pool_count;
   cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
   u2 access_flags;
   u2 this_class;
   u2 super_class;
   u2 interfaces_count;
   u2 interfaces[interfaces_count];
   u2 fields_count;
   field_info fields[fields_count];
   u2 methods_count;
   method_info methods[methods_count];
   u2 attributes_count;
   attribute_info attributes[attributes_count];
}

每一个Class文件都对应着唯一一个类或接口的定义信息，但是反过来说，类或接口并不一定都得定义在文件里(比如类或接口也可以通过类加载器直接生成)。

Class文件 并不一定是一个文件，它指的是是一组以8个字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部是程序运行的必要数据，没有空隙存在。多字节数据项总是按照 big-endian(大端在前)的顺序存储。

Class文件 有两种数据格式:

一种是固定字节数的数据结构，称之为项(Items)，其实就是无符号数。例如上图 u2 表示两个字节无符号数(范围 0 -> 65536)。

一种是可变长度字节数的数据结构，称之为表(Tables)，用来记录复合数据结构，都是以 _info 结尾。例如上图中的 cp_info,field_info,method_info 和 attribute_info。

先简单介绍一下 ClassFile 文件结构各部分含义：

magic : Class文件 的魔数，代表这个二进制文件是 Class文件，它的固定是 0xCAFEBABE，不会改变。
minor_version和major_version : 表示这个 Class文件 的副版本号和主版本号。
constant_pool_count : 表示常量池的数量。

它的类型是 u2，也就是说一个 Class文件最多有65536 -1 个常量。
constant_pool[constant_pool_count-1] : 表示常量池，记录这个Class文件所有常量信息。
- 常量池包含Class文件及其子结构中所有的常量信息。
- 常量池中的每一项都有一个特征，第一个字节表示这个常量的类型，在 JVM8 中一共有 14 中类型。
- 常量池的索引范围是 1 -> constant_pool_count -1，也就是constant_pool_count -1 个常量，索引 0 表示不是任何常量。
access_flags : 表示这个 Class文件 访问标志。
- 我们知道在 java 语言中，类,方法,成员字段都可以设置不同的修饰符，这里的访问标志就表示修饰符相关信息。
- 它的类型是 u2，有16 位二进制数，也就是说它最多可以表示 16 个不同的访问标志。
this_class : 表示当前类或者接口的类常量索引。

它的类型是 u2，就是表示常量池中某项的有效索引值，而且它指向的那个常量必须是 CONSTANT_Class_info 类型。
super_class : 表示当前类或者接口的父类常量索引。
- 它的类型也是 u2，也表示常量池中某项的有效索引值。但是根据当前Class文件是类或者接口，分为两种情况:
  - 如果当前是类的话，当 super_class值是 0，那就表示这个类是 Object 类；其他的情况，super_class值都是常量池中一个CONSTANT_Class_info 类型常量的索引值。
  - 如果当前是接口的话，那么super_class值只会是常量池中一个 CONSTANT_Class_info 类型常量的索引值，而且这个CONSTANT_Class_info 类型表示 Object 类，因为接口的父类就只能是 Object。
interfaces_count : 表示当前类实现的接口数量，或者当前接口继承的接口数量。

它的类型是 u2 ,表示最多有 65536 个接口；如果是 0 表示没有任何接口。
interfaces[interfaces_count] : 表示接口对应的常量池索引值表，长度就是 interfaces_count。
fields_count : 表示当前类或者接口的字段数量，包括静态字段和成员字段。
fields[fields_count] : 表示当前类或者接口的字段详细信息的表，长度是 fields_count。

它的类型是 field_info，记录着这个字段的所有信息。
methods_count : 表示当前类或者接口的方法数量，包括类方法和实例方法。
methods[methods_count] : 表示当前类或者接口的方法详细信息的表，长度是 fields_count。

它的类型是 method_info，记录着这个方法的所有信息。
attributes_count : 表示当前类或者接口的属性数量。
attributes[attributes_count] : 表示当前类或者接口的属性详细信息的表。

它的类型是 attribute_info，属性的种类非常多，不仅在类中有，在字段详情field_info 和方法详情method_info 中也有相关属性表。这个我们后面会慢慢说明。

二. 各类名称在 `Class 文件` 中的表示形式

全限定名

类和接口的名称都是全限定形式，被称为二进制名称，不过和java 语言中不同，它使用(/) 而不是 (.) 作为分隔符的，例如 java.lang.Object 就变成了 java/lang/Object。
非限定名
- 方法名，字段名，局部变量名和形式参数名都是非限定形式。
- 非限定名至少有一个 Unicode 字符，但是不能是 ASCII 字符 (. ; [ /) 这四个字符。
- 除了实例初始化方法 <init> 和类初始化方法 <clinit> 以外，其他非限定名也不能出现 (< >) 这两个字符。

三. 描述符

描述符是表示字段或方法类型的字符串。

3.1 字段描述符

字段描述符表示类、实例或局部变量的类型。

字段描述符语法:

1. FieldDescriptor -> FieldType
2. FieldType -> BaseType | ObjectType | ArrayType
3. BaseType -> B | C | D | F | I | J | S | Z
4. ObjectType -> LClassName;
5. ArrayType -> [ComponentType
6. ComponentType -> FieldType

这个语法中，B C D F I J S Z L ; [ 是终结符，其他的都是非终结符。这个方面不清楚的请看我的编译原理-文法定义相关文章说明。

从上面文法可以看出，字段描述符中一共有三个类型：

BaseType 表示基础类型。
- 一共分为八种，分别是 B C D F I J S Z。
- 其中 Z 表示 boolean 类型，因为 B 已经表示byte 类型了；J 表示 long 类型，因为 L 这个字符被引用类型用了。
ObjectType 表示引用类型。

它的格式是 LClassName;，即以L开头，;结尾，中间是类的全限定名。例如Object 类就是 Ljava/lang/Object;。
ArrayType 表示数组类型。

它的格式是 [ComponentType，即以[开头，ComponentType 表示三个类型中任意类型。例如 int[] 就是 [I; int[][] 就是 [[I; String[] 就是 [Ljava/lang/String;。

3.2 方法描述符

方法描述符包含0个或者多个参数描述符以及一个返回值描述符。

方法描述符语法:

1. MethodDescriptor -> ({ParameterDescriptor}) ReturnDescriptor
2. ParameterDescriptor-> FieldType
3. ReturnDescriptor-> FieldType | VoidDescriptor
4. VoidDescriptor-> V

这个语法中 ( ) V 这个三个字符是终结符。

{ParameterDescriptor} 中的 { } 表示这个非终结符 ParameterDescriptor 能够出现0次或者多次。

V 表示没有任何返回值，就是 void 关键字。

例如方法 String test(int i, long l, Integer i1, Long l1, Object[] objs) {..} 对应的描述符 (IJLjava/lang/Integer;Ljava/lang/Long;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;

看了描述符，可能大家有点疑惑，泛型信息怎么表示啊?

描述符的确不能记录泛型相关信息，泛型信息记录在 Signatures 属性中。

四. 常量池

常量池的通用格式如下：

cp_info {
   u1 tag;
   u1 info[];
}

一个字节无符号数 tag 表示常量类型；info 表示不同常量类型的数据。

目前 JVM8 中一共用14 种常量类型，分别如下：

Constant Type	Value	描述
CONSTANT_Utf8	1	表示 `Utf8` 编码的字符串
CONSTANT_Integer	3	表示整形字面量
CONSTANT_Float	4	表示单精度浮点型字面量
CONSTANT_Long	5	表示长整形字面量
CONSTANT_Double	6	表示双精度浮点型字面量
CONSTANT_Class	7	表示类或者接口的符号引用
CONSTANT_String	8	表示字符串类型字面量
CONSTANT_Fieldref	9	表示字段的符号引用
CONSTANT_Methodref	10	表示类中方法的符号引用
CONSTANT_InterfaceMethodref	11	表示接口中方法的符号引用
CONSTANT_NameAndType	12	表示字段或者方法的名称和描述符
CONSTANT_MethodHandle	15	表示方法的句柄
CONSTANT_MethodType	16	表示方法的类型
CONSTANT_InvokeDynamic	18	表示动态计算常量

CONSTANT_Utf8_info {
   u1 tag;
   u2 length;
   u1 bytes[length];
}
CONSTANT_Integer_info {
   u1 tag;
   u4 bytes;
}
CONSTANT_Float_info {
   u1 tag;
   u4 bytes;
}
CONSTANT_Long_info {
   u1 tag;
   u4 high_bytes;
   u4 low_bytes;
}
CONSTANT_Double_info {
   u1 tag;
   u4 high_bytes;
   u4 low_bytes;
}
CONSTANT_Class_info {
   u1 tag;
   u2 name_index;
}
CONSTANT_String_info {
   u1 tag;
   u2 string_index;
}
CONSTANT_Fieldref_info {
   u1 tag;
   u2 class_index;
   u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_Methodref_info {
   u1 tag;
   u2 class_index;
   u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
   u1 tag;
   u2 class_index;
   u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_NameAndType_info {
   u1 tag;
   u2 name_index;
   u2 descriptor_index;
}
CONSTANT_MethodHandle_info {
   u1 tag;
   u1 reference_kind;
   u2 reference_index;
}
CONSTANT_MethodType_info {
   u1 tag;
   u2 descriptor_index;
}
CONSTANT_InvokeDynamic_info {
   u1 tag;
   u2 bootstrap_method_attr_index;
   u2 name_and_type_index;
}

4.1 `CONSTANT_Utf8_info`

CONSTANT_Utf8_info {
   u1 tag;
   u2 length;
   u1 bytes[length];
}

tag : 表示常量类型，值就是1(CONSTANT_Utf8)
length : 表示 Utf8 字符串的总字节数。

它的类型是 u2，也就是 Utf8 字符串最多只能有 65536 个字节。
bytes[length] : 表示Utf8 字符串的字节数组数据。

4.2 `CONSTANT_Integer_info` 和 `CONSTANT_Float_info`

CONSTANT_Integer_info {
   u1 tag;
   u4 bytes;
}
CONSTANT_Float_info {
   u1 tag;
   u4 bytes;
}

tag : 表示常量类型。
- CONSTANT_Integer_info 的值就是3(CONSTANT_Integer)。
- CONSTANT_Float_info的值就是 4(CONSTANT_Float)。
bytes : 是一个四个字节数，用来储存 int 和 float 类型字面量。

4.3 `CONSTANT_Long_info` 和 `CONSTANT_Double_info`

CONSTANT_Long_info {
   u1 tag;
   u4 high_bytes;
   u4 low_bytes;
}
CONSTANT_Double_info {
   u1 tag;
   u4 high_bytes;
   u4 low_bytes;
}

tag : 表示常量类型。
- CONSTANT_Long_info 的值就是5(CONSTANT_Long)。
- CONSTANT_Double_info的值就是 6(CONSTANT_Double)。
high_bytes 和 low_bytes : 组成一个8个字节数，来储存 long 和 double 类型字面量。
特别注意，这两种类型会在常量表中占据两个索引，也就是如果索引 3 处的CONSTANT_Long_info类型，那么下一个有效索引是 5。

4.4 `CONSTANT_Class_info`

CONSTANT_Class_info {
   u1 tag;
   u2 name_index;
}

tag : 表示常量类型，CONSTANT_Class_info 的值就是7(CONSTANT_Class)。
name_index : 表示类符号引用的索引。

值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。

4.5 `CONSTANT_String_info`

CONSTANT_String_info {
   u1 tag;
   u2 string_index;
}

tag : 表示常量类型，CONSTANT_String_info 的值就是8(CONSTANT_String)。
string_index : 表示字符串值的索引。

值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。

4.6 `CONSTANT_Fieldref_info` , `CONSTANT_Methodref_info` 和 `CONSTANT_InterfaceMethodref_info`

CONSTANT_Fieldref_info {
   u1 tag;
   u2 class_index;
   u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_Methodref_info {
   u1 tag;
   u2 class_index;
   u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
   u1 tag;
   u2 class_index;
   u2 name_and_type_index;
}

tag : 表示常量类型。
- CONSTANT_Fieldref_info 的值就是9(CONSTANT_Fieldref);
- CONSTANT_Methodref_info 的值就是10(CONSTANT_Methodref);
- CONSTANT_InterfaceMethodref_info 的值就是11(CONSTANT_InterfaceMethodref)。
class_index : 表示这个字段或者方法所属类符号引用的索引。
- 值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_Class_info 类型常量的有效索引。
name_and_type_index : 表示这个字段或者方法的名称和描述符的索引。
- 值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_NameAndType_info 类型常量的有效索引。
- 知道字段的名称和描述符，就知道了字段的名字和类型。
- 知道方法的名称和描述符，就知道了方法的名字和方法参数类型以及方法返回值类型。

我们知道要使用一个字段或者调用一个方法，就必须知道字段或者方法所属类符号引用，和字段的名字和类型，方法的名字和方法参数类型以及方法返回值类型。
但是我们知道类是能继承的，那么子类调用父类的方法或者字段，这里的所属类符号引用，到底是子类本身还是父类的呢？

请大家思考一下，后面的例子中，我们将会讲解。

4.7 `CONSTANT_NameAndType_info`

CONSTANT_NameAndType_info {
   u1 tag;
   u2 name_index;
   u2 descriptor_index;
}

tag : 表示常量类型，CONSTANT_NameAndType_info 的值就是12(CONSTANT_NameAndType)。
name_index : 表示字段或者方法名称。

值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。
descriptor_index : 表示字段或者方法描述符。

值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。

4.8 `CONSTANT_MethodHandle_info`

CONSTANT_MethodHandle_info {
   u1 tag;
   u1 reference_kind;
   u2 reference_index;
}

tag : 表示常量类型，CONSTANT_MethodHandle_info 的值就是15(CONSTANT_MethodHandle)。
reference_kind ：表示方法句柄的类型。

值范围是 0 ~ 9，不同的值决定了句柄字节码的行为。
reference_index ：就是常量池中的一个有效索引，因为reference_kind 值的不同，分为几种情况：
- 如果reference_kind 的值是 1 (REF_getField), 2
  (REF_getStatic), 3 (REF_putField), 或者 4 (REF_putStatic)；都是和字段相关，那么reference_index 必须是常量池中CONSTANT_Fieldref_info 类型常量的有效索引。
- 如果reference_kind 的值是5 (REF_invokeVirtual) 或者 8
  (REF_newInvokeSpecial)，那么reference_index 必须是常量池中CONSTANT_Methodref_info 类型常量的有效索引，表示一个类中的实例方法或者构造函数。
- 如果reference_kind 的值是6 (REF_invokeStatic)
  或者 7 (REF_invokeSpecial)，且class 版本小于 52 (即 JVM8)，那么reference_index必须是CONSTANT_Methodref_info 类型索引；如果版本大于或者等于 52，那么reference_index必须是CONSTANT_Methodref_info 类型索引或者 CONSTANT_InterfaceMethodref_info 类型索引，因为JVM8 以上接口有默认方法。
- 如果reference_kind 的值是9 (REF_invokeInterface)，那么reference_index必须是CONSTANT_InterfaceMethodref_info 类型索引。
- 如果reference_kind 的值是5 (REF_invokeVirtual), 6
  (REF_invokeStatic), 7 (REF_invokeSpecial), or 9(REF_invokeInterface)，那么reference_index必须是CONSTANT_Methodref_info 类型索引或者 CONSTANT_InterfaceMethodref_info 类型索引，但是不能是实例初始化方法<init> 和类初始化方法<clinit>。
- 如果reference_kind 的值是 8 (REF_newInvokeSpecial)，那么reference_index必须是CONSTANT_Methodref_info 类型索引，而且它就是实例初始化方法<init>。

4.9 `CONSTANT_MethodType_info`

CONSTANT_MethodType_info {
   u1 tag;
   u2 descriptor_index;
}

tag : 表示常量类型，CONSTANT_MethodType_info 的值就是16(CONSTANT_MethodType)。
descriptor_index : 表示方法的描述符。

值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。

4.10 `CONSTANT_InvokeDynamic_info`

CONSTANT_InvokeDynamic_info {
   u1 tag;
   u2 bootstrap_method_attr_index;
   u2 name_and_type_index;
}

tag : 表示常量类型，CONSTANT_InvokeDynamic_info 的值就是18(CONSTANT_InvokeDynamic)。
bootstrap_method_attr_index : 表示引导方法 bootstrap_methods 中的有效索引。

引导方法 bootstrap_methods 记录在 Class 文件 的 BootstrapMethods 属性中。
name_and_type_index : 表示方法的名称和描述符的索引。

值必须是当前常量池中一个 CONSTANT_NameAndType_info 类型常量的有效索引。

五. 访问标志(`access_flags`)

我们知道类,方法,字段都有不同的访问标志，在Class 文件 中使用一个u2 类型数据项来存储，也就是最多可以有 16 个不同标志位。
在类,方法,字段中有相同的标志，也有不同的标志，总体规划，我们可以借助 Modifier 类的源码来了解：

    public static final int PUBLIC           = 0x00000001;
    public static final int PRIVATE          = 0x00000002;
    public static final int PROTECTED        = 0x00000004;
    public static final int STATIC           = 0x00000008;
    public static final int FINAL            = 0x00000010;
    public static final int SYNCHRONIZED     = 0x00000020;
    public static final int VOLATILE         = 0x00000040;
    public static final int TRANSIENT        = 0x00000080;
    public static final int NATIVE           = 0x00000100;
    public static final int INTERFACE        = 0x00000200;
    public static final int ABSTRACT         = 0x00000400;
    public static final int STRICT           = 0x00000800;
    static final int BRIDGE      = 0x00000040;
    static final int VARARGS     = 0x00000080;
    static final int SYNTHETIC   = 0x00001000;
    static final int ANNOTATION  = 0x00002000;
    static final int ENUM        = 0x00004000;
    static final int MANDATED    = 0x00008000;

因为 access_flags 是两个字节数，这里使用 int 类型，也就说前面4 个永远是 0(0x0000----)。

这里 0x00000040 和 0x00000080 重复使用了，但是没关系，因为表示不同的访问标志。

5.1 类的访问标志

在 Modifier 类中，类的访问标志：

    private static final int CLASS_MODIFIERS =
        Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE |
        Modifier.ABSTRACT       | Modifier.STATIC       | Modifier.FINAL   |
        Modifier.STRICT;

    private static final int INTERFACE_MODIFIERS =
        Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE |
        Modifier.ABSTRACT       | Modifier.STATIC       | Modifier.STRICT;

我们知道在 java 中类可以用的修饰符有: public,protected,private,abstract,static,final,strictfp。

其中 protected,private 和 static 都是只能用在内部类里面。

strictfp 这个关键字表示这个类精确进行浮点运算。不过这么多年也没有看谁用过。

final 关键字不能用在接口上。

但是我们再看 Class 文件 中类的访问标志：

标志名	值	描述
ACC_PUBLIC	0x0001	声明为 `public`，可以从包外访问
ACC_FINAL	0x0010	声明为 `final`，不允许被继承
ACC_SUPER	0x0020	为了兼容之前编译器编译代码而设置的，目前编译器编译的代码，这个标志位都是`1`。
ACC_INTERFACE	0x0200	表示是类还是接口
ACC_ABSTRACT	0x0400	声明为 `abstract`，不能被实例化
ACC_SYNTHETIC	0x1000	声明为 `synthetic`，表示这个 `Class 文件` 不在源代码中
ACC_ANNOTATION	0x2000	表示为注解类型
ACC_ENUM	0x4000	表示为枚举类型

仔细看，你会发现有些不同点：

内部类中的三个修饰符信息，没有出现在Class 文件 中类的访问标志里。

的确是这样，三个修饰符只会控制 javac 编译行为的不同，编译完的内部类 class 文件中，是没有这三个修饰符信息。例如，非 static 修饰的内部类， javac 编译的时候，会在 class 文件中，添加一个字段，类型就是外部类。
ACC_INTERFACE,ACC_ANNOTATION和ACC_ENUM 分别表示 java 目前的三种类型 interface,@interface和enum。

5.2 字段的访问标志

在 Modifier 类中，字段的访问标志：

    private static final int FIELD_MODIFIERS =
        Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE |
        Modifier.STATIC         | Modifier.FINAL        | Modifier.TRANSIENT |
        Modifier.VOLATILE;

我们知道在 java 中字段可以用的修饰符有: public,protected,private,static,final,transient 和 volatile。

其中 transient 表示这个字段是瞬时，进行java 序列化的时候，不会序列化被transient修饰的字段。

volatile 表示这个字段是可见的。volatile关键字的详细介绍请看 Java多线程详细介绍。

但是我们再看 Class 文件 中字段的访问标志：

标志名	值	描述
ACC_PUBLIC	0x0001	声明为 `public`，可以从包外访问
ACC_PRIVATE	0x0002	声明为 `private`，只能在定义该字段的类中访问
ACC_PROTECTED	0x0004	声明为 `protected`，子类可以访问
ACC_STATIC	0x0008	声明为 `static`
ACC_FINAL	0x0010	声明为 `final`，表示对象构造完成后，不能直接修改该字段了
ACC_VOLATILE	0x0040	声明为 `volatile`
ACC_TRANSIENT	0x0080	声明为 `transient`
ACC_SYNTHETIC	0x1000	表示该字段不是在源码中，由编译器生成
ACC_ENUM	0x4000	表示该字段是枚举(`enum`)类型

Class 文件 中字段的访问标志和java 中字段的修饰符差不多，只是多了 ACC_SYNTHETIC 和 ACC_ENUM 两个标志。

5.3 方法的访问标志

在 Modifier 类中，方法的访问标志：

    private static final int CONSTRUCTOR_MODIFIERS =
        Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE;

    private static final int METHOD_MODIFIERS =
        Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE |
        Modifier.ABSTRACT       | Modifier.STATIC       | Modifier.FINAL   |
        Modifier.SYNCHRONIZED   | Modifier.NATIVE       | Modifier.STRICT;

我们知道在 java 中方法可以用的修饰符有:
public,protected,private,abstract,static,final,synchronized, synchronized和 strictfp。

但是我们再看 Class 文件中方法的访问标志：

标志名	值	描述
ACC_PUBLIC	0x0001	声明为 `public`，可以从包外访问
ACC_PRIVATE	0x0002	声明为 `private`，只能在定义该字段的类中访问
ACC_PROTECTED	0x0004	声明为 `protected`，子类可以访问
ACC_STATIC	0x0008	声明为 `static`
ACC_FINAL	0x0010	声明为 `final`, 表示方法不能被覆盖
ACC_SYNCHRONIZED	0x0020	声明为 `synchronized`, 表示对方法的调用，会包装在同步锁里
ACC_BRIDGE	0x0040	声明为 `bridge`，由编译器产生
ACC_VARARGS	0x0080	表示方法带有变长参数
ACC_NATIVE	0x0100	声明为 `native`, 不是由 `java` 语言实现
ACC_ABSTRACT	0x0400	声明为 `abstract` ，该方法没有实现方法
ACC_STRICT	0x0800	声明为 `strictfp`，使用精确浮点模式
ACC_SYNTHETIC	0x1000	该方法由编译器合成的，不是由源码编译出来的

六. 字段和方法

6.1 字段

字段详情 field_info 的格式如下：

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

access_flags : 表示字段访问标志，在上面已经介绍了。
name_index : 表示字段的名称。

值必须是常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。
descriptor_index : 表示字段的描述符。

值必须是常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。
attributes_count : 表示当前字段的属性数量。
attributes[attributes_count] : 表示当前字段的属性详细信息的表。

6.2 方法

方法详情 method_info 的格式如下：

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

access_flags : 表示方法访问标志，在上面已经介绍了。
name_index : 表示方法的名称。

值必须是常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。
descriptor_index : 表示方法的描述符。

值必须是常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info 类型常量的有效索引。
attributes_count : 表示当前方法的属性数量。
attributes[attributes_count] : 表示当前方法的属性详细信息的表。

关于 Class 文件 中属性相关信息，我们再后面章节介绍。

七. 例子

我们可以通过 javap 的命令来阅读 Class 文件 中相关信息。

7.1 最简单的例子

package com.zhang.jvm.reflect.example;

public class T {
}

这个是最简单的一个类，没有任何字段和方法，只继承Object 类，我们来看看它编译后的字节码信息，通过javap -p -v T.class 的命令：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/T.class
  Last modified 2021-12-6; size 288 bytes
  MD5 checksum 2771c8258a6734d72812fca914966e07
  Compiled from "T.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.T
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #3.#13         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #14            // com/zhang/jvm/reflect/example/T
   #3 = Class              #15            // java/lang/Object
   #4 = Utf8               <init>
   #5 = Utf8               ()V
   #6 = Utf8               Code
   #7 = Utf8               LineNumberTable
   #8 = Utf8               LocalVariableTable
   #9 = Utf8               this
  #10 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
  #11 = Utf8               SourceFile
  #12 = Utf8               T.java
  #13 = NameAndType        #4:#5          // "<init>":()V
  #14 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/T
  #15 = Utf8               java/lang/Object
{
  public com.zhang.jvm.reflect.example.T();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
}
SourceFile: "T.java"

前面的minor version: 0 之前的都是.class 文件本身的信息，这里魔数magic 信息被省略了。

然后依次就是常量池信息 Constant pool，字段相关信息(因为T.class 没有字段，所以这里没有)，方法相关信息({} 里面的，就是T.class默认的构造器方法<init>)，最后类属性相关信息(就是这里的SourceFile: "T.java")。

this_class,super_class,interfaces 相关信息就在 public class com.zhang.jvm.reflect.example.T 中，Object 父类就隐藏。

我们重点关注常量池相关信息，会发现虽然T.class 很干净，但是也有15 个常量，来我们依次分析：

#1 : 这是一个 CONSTANT_Methodref_info 类型，值是java/lang/Object."<init>":()V。

很明显它就是 Object 类构造器方法的符号引用，通过这个引用来调用Object 类构造器方法。
#2 : 这是一个 CONSTANT_Class_info 类型，值是 com/zhang/jvm/reflect/example/T。

就是本类的全限定名称。
#3 : 这是一个 CONSTANT_Class_info 类型，值是 java/lang/Object。
#4 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 <init>。

默认构造器方法的名称。
#5 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 ()V。

默认构造器方法的描述符。
#6 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 Code，是一个属性名称。
#7 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 LineNumberTable，是一个属性名称。
#8 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 LocalVariableTable，是一个属性名称。
#9 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 this。
#10 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;。

它是T 类型的描述符。
#11 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 SourceFile，是一个属性名称。
#12 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 T.java。
#13 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 "<init>":()V。

它是构造器方法的描述符。
#14 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 com/zhang/jvm/reflect/example/T。

就是本类的全限定名称。
#14 : 这是一个 CONSTANT_Utf8_info 类型，值是 java/lang/Object。

7.2 有字段和方法的例子

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class T {
    private String name;
    public void test() {}
}

与之前的例子相比较，多了一个字段和方法，那么得到的字节码信息如下：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/T.class
  Last modified 2021-12-6; size 388 bytes
  MD5 checksum f97a6c1995036e9605c0121916c3d815
  Compiled from "T.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.T
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #3.#16         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #17            // com/zhang/jvm/reflect/example/T
   #3 = Class              #18            // java/lang/Object
   #4 = Utf8               name
   #5 = Utf8               Ljava/lang/String;
   #6 = Utf8               <init>
   #7 = Utf8               ()V
   #8 = Utf8               Code
   #9 = Utf8               LineNumberTable
  #10 = Utf8               LocalVariableTable
  #11 = Utf8               this
  #12 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
  #13 = Utf8               test
  #14 = Utf8               SourceFile
  #15 = Utf8               T.java
  #16 = NameAndType        #6:#7          // "<init>":()V
  #17 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/T
  #18 = Utf8               java/lang/Object
{
  private java.lang.String name;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PRIVATE

  public com.zhang.jvm.reflect.example.T();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public void test();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       1     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
}
SourceFile: "T.java"

与之前的相比较，发现有三个变化：

常量池中多了三个常量，都是 CONSTANT_Utf8_info 类型的，分别是 name,Ljava/lang/String;和test。

多了一个字段name相关信息。

多了一个方法test相关信息。

但是你会发现常量池中怎么没有这个字段name 的CONSTANT_Fieldref_info 类型的常量呢？
那是因为我们没有使用这个字段。

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class T {
    private String name;
    public void test() {}
    public void test1() {
        name = "12";
        test(); 
    }
}

多写了一个方法test1 来调用name 字段和 test 方法，那么得到的字节码信息如下：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/T.class
  Last modified 2021-12-6; size 499 bytes
  MD5 checksum 2ddae70db9ea9f755f9312eb2b2f2d07
  Compiled from "T.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.T
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = String             #21            // 12
   #3 = Fieldref           #5.#22         // com/zhang/jvm/reflect/example/T.name:Ljava/lang/String;
   #4 = Methodref          #5.#23         // com/zhang/jvm/reflect/example/T.test:()V
   #5 = Class              #24            // com/zhang/jvm/reflect/example/T
   #6 = Class              #25            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               name
   #8 = Utf8               Ljava/lang/String;
   #9 = Utf8               <init>
  #10 = Utf8               ()V
  #11 = Utf8               Code
  #12 = Utf8               LineNumberTable
  #13 = Utf8               LocalVariableTable
  #14 = Utf8               this
  #15 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
  #16 = Utf8               test
  #17 = Utf8               test1
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               T.java
  #20 = NameAndType        #9:#10         // "<init>":()V
  #21 = Utf8               12
  #22 = NameAndType        #7:#8          // name:Ljava/lang/String;
  #23 = NameAndType        #16:#10        // test:()V
  #24 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/T
  #25 = Utf8               java/lang/Object
{
  private java.lang.String name;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PRIVATE

  public com.zhang.jvm.reflect.example.T();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public void test();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       1     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public void test1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: ldc           #2                  // String 12
         3: putfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
         6: aload_0
         7: invokevirtual #4                  // Method test:()V
        10: return
      LineNumberTable:
        line 10: 0
        line 11: 6
        line 12: 10
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
}
SourceFile: "T.java"

与之前的相比较，发现如下变化：

常量池中多了七个常量，分别是字符串 "12" 对应的两个常量#2和#21; 字段name 对应的两个常量#3和#22;方法test 对应的两个常量#4和#23; 以及方法test1 的名称常量#17。

多了一个方法test1相关信息。

7.3 继承的例子

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class TParent {
    public String name;
    public void say(){}
}

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class T extends TParent {
    public void test() {
        name = "T";
        say();
    }
}

这里定义一个父类TParent，有一个公共字段name和方法say。子类T 继承TParent类，并有一个方法test 调用父类的字段和方法，来看T 的字节码信息：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/T.class
  Last modified 2021-12-6; size 452 bytes
  MD5 checksum aeea52a9b2b166d588e1336dd0a4dcc1
  Compiled from "T.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.T extends com.zhang.jvm.reflect.example.TParent
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#17         // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent."<init>":()V
   #2 = String             #18            // T
   #3 = Fieldref           #5.#19         // com/zhang/jvm/reflect/example/T.name:Ljava/lang/String;
   #4 = Methodref          #5.#20         // com/zhang/jvm/reflect/example/T.say:()V
   #5 = Class              #21            // com/zhang/jvm/reflect/example/T
   #6 = Class              #22            // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
  #14 = Utf8               test
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               T.java
  #17 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #18 = Utf8               T
  #19 = NameAndType        #23:#24        // name:Ljava/lang/String;
  #20 = NameAndType        #25:#8         // say:()V
  #21 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/T
  #22 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/TParent
  #23 = Utf8               name
  #24 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #25 = Utf8               say
{
  public com.zhang.jvm.reflect.example.T();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method com/zhang/jvm/reflect/example/TParent."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public void test();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: ldc           #2                  // String T
         3: putfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
         6: aload_0
         7: invokevirtual #4                  // Method say:()V
        10: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
        line 9: 6
        line 10: 10
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
}
SourceFile: "T.java"

你会发现字段 name 在常量池中#3(Fieldref)和方法 say 在常量池中#4(Methodref)，它们所属类都是 T,而不是 TParent。

但是你又发现在T的字节码文件中，就没有 name 字段相关信息和 say 方法相关信息。

这个是没有关系的，因为只要父类中相关字段和方法访问权限是可以的，那么子类找不到也会到父类去找的。

但是如果你就想调用父类的该怎么办呢？

这个很好办，我们知道java 中有 super 关键字。

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class T extends TParent {
    public void test() {
        super.name = "T";
        super.say();
    }
}

再来看T的字节码信息：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/T.class
  Last modified 2021-12-6; size 452 bytes
  MD5 checksum 7d0901b392b0bfd74300cb87482ba183
  Compiled from "T.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.T extends com.zhang.jvm.reflect.example.TParent
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#17         // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent."<init>":()V
   #2 = String             #18            // T
   #3 = Fieldref           #6.#19         // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.name:Ljava/lang/String;
   #4 = Methodref          #6.#20         // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.say:()V
   #5 = Class              #21            // com/zhang/jvm/reflect/example/T
   #6 = Class              #22            // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
  #14 = Utf8               test
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               T.java
  #17 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #18 = Utf8               T
  #19 = NameAndType        #23:#24        // name:Ljava/lang/String;
  #20 = NameAndType        #25:#8         // say:()V
  #21 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/T
  #22 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/TParent
  #23 = Utf8               name
  #24 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #25 = Utf8               say
{
  public com.zhang.jvm.reflect.example.T();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method com/zhang/jvm/reflect/example/TParent."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public void test();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: ldc           #2                  // String T
         3: putfield      #3                  // Field com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.name:Ljava/lang/String;
         6: aload_0
         7: invokespecial #4                  // Method com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.say:()V
        10: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
        line 9: 6
        line 10: 10
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
}
SourceFile: "T.java"

我们发现字段 name 在常量池中#3(Fieldref)和方法 say 在常量池中#4(Methodref)，它们所属类都变成了 TParent。

还有一点需要特别注意的，就是在 test 方法的指令集中，调用 say 方法的指令，从 invokevirtual 指令变成 invokespecial 指令。

子类可以直接使用父类允许访问权限的字段和方法，即使子类中没有相关字段和方法，这个是继承的功效。
但是我们知道面向对象语言，除了继承的特性，还有一个多态特性。

多态就是根据运行时，对象实际类型来调用对应方法，而不是编译时写死的类型去调用，所谓的写死类型就是常量池中 Methodref 类型常量中所属的类型。

我们知道方法是具有多态特性的，那么字段也有多态么。

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class TParent {
    public String name = "TParent";
    public void say(){
        System.out.println("I am TParent");
    }
}

package com.zhang.jvm.reflect.example;
public class T extends TParent {
    public String name = "T";
    public void say(){
        System.out.println("I am T");
    }
    public static void main(String[] agrs) {
        TParent tParent = new T();
        T t = (T) tParent;

        System.out.println("tParent.name: "+ tParent.name+"\nt.name: "+t.name);

        tParent.say();
        t.say();
    }
}

运行结果：

tParent.name: TParent
t.name: T
I am T
I am T

你会发现即使运行期是同一个对象，但是字段name 得到结果是不一样的，即字段是不能多态的；但是方法的确是按照运行期实际对象类型调用。下面看它的字节码信息：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/T.class
  Last modified 2021-12-6; size 1070 bytes
  MD5 checksum 3490fbda3bf98c7fbd556ef4c0f5f3f4
  Compiled from "T.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.T extends com.zhang.jvm.reflect.example.TParent
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #18.#38        // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent."<init>":()V
   #2 = String             #39            // T
   #3 = Fieldref           #7.#40         // com/zhang/jvm/reflect/example/T.name:Ljava/lang/String;
   #4 = Fieldref           #41.#42        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #5 = String             #43            // I am T
   #6 = Methodref          #44.#45        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #7 = Class              #46            // com/zhang/jvm/reflect/example/T
   #8 = Methodref          #7.#38         // com/zhang/jvm/reflect/example/T."<init>":()V
   #9 = Class              #47            // java/lang/StringBuilder
  #10 = Methodref          #9.#38         // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
  #11 = String             #48            // tParent.name:
  #12 = Methodref          #9.#49         // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #13 = Fieldref           #18.#40        // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.name:Ljava/lang/String;
  #14 = String             #50            // \nt.name:
  #15 = Methodref          #9.#51         // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
  #16 = Methodref          #18.#52        // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.say:()V
  #17 = Methodref          #7.#52         // com/zhang/jvm/reflect/example/T.say:()V
  #18 = Class              #53            // com/zhang/jvm/reflect/example/TParent
  #19 = Utf8               name
  #20 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #21 = Utf8               <init>
  #22 = Utf8               ()V
  #23 = Utf8               Code
  #24 = Utf8               LineNumberTable
  #25 = Utf8               LocalVariableTable
  #26 = Utf8               this
  #27 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
  #28 = Utf8               say
  #29 = Utf8               main
  #30 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #31 = Utf8               agrs
  #32 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #33 = Utf8               tParent
  #34 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TParent;
  #35 = Utf8               t
  #36 = Utf8               SourceFile
  #37 = Utf8               T.java
  #38 = NameAndType        #21:#22        // "<init>":()V
  #39 = Utf8               T
  #40 = NameAndType        #19:#20        // name:Ljava/lang/String;
  #41 = Class              #54            // java/lang/System
  #42 = NameAndType        #55:#56        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #43 = Utf8               I am T
  #44 = Class              #57            // java/io/PrintStream
  #45 = NameAndType        #58:#59        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #46 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/T
  #47 = Utf8               java/lang/StringBuilder
  #48 = Utf8               tParent.name:
  #49 = NameAndType        #60:#61        // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #50 = Utf8               \nt.name:
  #51 = NameAndType        #62:#63        // toString:()Ljava/lang/String;
  #52 = NameAndType        #28:#22        // say:()V
  #53 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/TParent
  #54 = Utf8               java/lang/System
  #55 = Utf8               out
  #56 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #57 = Utf8               java/io/PrintStream
  #58 = Utf8               println
  #59 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #60 = Utf8               append
  #61 = Utf8               (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #62 = Utf8               toString
  #63 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
{
  public java.lang.String name;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC

  public com.zhang.jvm.reflect.example.T();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method com/zhang/jvm/reflect/example/TParent."<init>":()V
         4: aload_0
         5: ldc           #2                  // String T
         7: putfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
        10: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public void say();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #5                  // String I am T
         5: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
        line 10: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       9     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=3, args_size=1
         0: new           #7                  // class com/zhang/jvm/reflect/example/T
         3: dup
         4: invokespecial #8                  // Method "<init>":()V
         7: astore_1
         8: aload_1
         9: checkcast     #7                  // class com/zhang/jvm/reflect/example/T
        12: astore_2
        13: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        16: new           #9                  // class java/lang/StringBuilder
        19: dup
        20: invokespecial #10                 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
        23: ldc           #11                 // String tParent.name:
        25: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
        28: aload_1
        29: getfield      #13                 // Field com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.name:Ljava/lang/String;
        32: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
        35: ldc           #14                 // String \nt.name:
        37: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
        40: aload_2
        41: getfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
        44: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
        47: invokevirtual #15                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
        50: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        53: aload_1
        54: invokevirtual #16                 // Method com/zhang/jvm/reflect/example/TParent.say:()V
        57: aload_2
        58: invokevirtual #17                 // Method say:()V
        61: return
      LineNumberTable:
        line 12: 0
        line 13: 8
        line 15: 13
        line 17: 53
        line 18: 57
        line 19: 61
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      62     0  agrs   [Ljava/lang/String;
            8      54     1 tParent   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TParent;
           13      49     2     t   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/T;
}
SourceFile: "T.java"

这个字节码信息比较多，我们主要观察 main 方法的指令集信息：

tParent.name 对应第 29 行指令，使用的常量池索引是 #13，是一个Fieldref 类型，所属的类索引就是 TParent。

tParent.name 对应第 41 行指令，使用的常量池索引是 #3，是一个Fieldref 类型，所属的类索引就是 T。

tParent.say() 对应第 54 行指令，使用的常量池索引是 #16，是一个Methodref 类型，所属的类索引就是 TParent。

tParent.say() 对应第 58 行指令，使用的常量池索引是 #17，是一个Methodref 类型，所属的类索引就是 T。

主要的区别就是在于 invokevirtual 指令，就是它实现了方法多态的功能，它会根据运行期对象实际类型去匹配对应的方法，而不是根据这里 Methodref 常量中规定所属类去匹配。

7.4 内部类

在 java 语言中内部类其实是一个非常特殊的存在，里面有很多javac 编译器帮我们做的事情，如下是一个简单的内部类：

public class TS {

    TInner inner = null;

    public void test() {
        inner.name = null;
    }

    class TInner {
        private String name;
    }
}

先看一下TS 的字节码：

Classfile /Users/zhangxinhao/work/java/test/example/jvm/build/classes/java/main/com/zhang/jvm/reflect/example/TS.class
  Last modified 2021-12-6; size 637 bytes
  MD5 checksum 5ebdb2d72b0b3d5a224c59860e8b386a
  Compiled from "TS.java"
public class com.zhang.jvm.reflect.example.TS
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #5.#21         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #4.#22         // com/zhang/jvm/reflect/example/TS.inner:Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;
   #3 = Methodref          #6.#23         // com/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner.access$002:(Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
   #4 = Class              #24            // com/zhang/jvm/reflect/example/TS
   #5 = Class              #25            // java/lang/Object
   #6 = Class              #26            // com/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner
   #7 = Utf8               TInner
   #8 = Utf8               InnerClasses
   #9 = Utf8               inner
  #10 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;
  #11 = Utf8               <init>
  #12 = Utf8               ()V
  #13 = Utf8               Code
  #14 = Utf8               LineNumberTable
  #15 = Utf8               LocalVariableTable
  #16 = Utf8               this
  #17 = Utf8               Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS;
  #18 = Utf8               test
  #19 = Utf8               SourceFile
  #20 = Utf8               TS.java
  #21 = NameAndType        #11:#12        // "<init>":()V
  #22 = NameAndType        #9:#10         // inner:Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;
  #23 = NameAndType        #27:#28        // access$002:(Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  #24 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/TS
  #25 = Utf8               java/lang/Object
  #26 = Utf8               com/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner
  #27 = Utf8               access$002
  #28 = Utf8               (Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
{
  com.zhang.jvm.reflect.example.TS$TInner inner;
    descriptor: Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;
    flags:

  public com.zhang.jvm.reflect.example.TS();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: aconst_null
         6: putfield      #2                  // Field inner:Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;
         9: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 8: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      10     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS;

  public void test();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field inner:Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;
         4: aconst_null
         5: invokestatic  #3                  // Method com/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner.access$002:(Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
         8: pop
         9: return
      LineNumberTable:
        line 11: 0
        line 12: 9
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      10     0  this   Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS;
}
SourceFile: "TS.java"
InnerClasses:
     #7= #6 of #4; //TInner=class com/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner of class com/zhang/jvm/reflect/example/TS

在这个类的字节码文件中，你会发现一个很有意思的事情，那就是在 test 方法指令集中，语句 inner.name = null 居然没有对应 putfield 指令，而是 invokestatic 指令，调用了TInner 中一个名为access$002 的类方法。

为什么会这样呢？

那是因为字段都是有访问权限的，而 TInner 中name 字段的访问权限是private，那么只有这个 TInner 类里面才可以访问它，也就是这个name 字段只能在TInner 类的常量池中生成对应的CONSTANT_field_info 类型常量。

但是java 语言规范里面，外部类又可以调用内部类的私有字段，所以javac 编译器帮我们做了处理，在 TInner 类中生成了一个名为access$002静态方法来给私有字段赋值。

TInner 的字节码不能使用javap 命令看到，我就简单地说一下，有如下重点:

TInner 字节码中有两个字段，name 和 this$0。

this$0 的类型就是 Lcom/zhang/jvm/reflect/example/TS; ，也就是说内部类都持有一个外部类类型的字段。

TInner 字节码的构造器方法

0 aload_0
1 aload_1
2 putfield #2 <com/zhang/jvm/reflect/example/TS$TInner.this$0>
5 aload_0
6 invokespecial #3 <java/lang/Object.<init>>
9 return

也就是说内部类的构造函数肯定会将外部类的引用传递进来的，然后赋值给this$0字段。

如果外部类给内部类的私有变量赋值了，那么就会生成一个静态方法，来进行内部类私有变量的赋值。

JVM_字节码文件(ClassFile)详解

一. class 文件格式

二. 各类名称在 `Class 文件` 中的表示形式

三. 描述符

3.1 字段描述符

3.2 方法描述符

四. 常量池

4.1 `CONSTANT_Utf8_info`

4.2 `CONSTANT_Integer_info` 和 `CONSTANT_Float_info`

4.3 `CONSTANT_Long_info` 和 `CONSTANT_Double_info`

4.4 `CONSTANT_Class_info`

4.5 `CONSTANT_String_info`

4.6 `CONSTANT_Fieldref_info` , `CONSTANT_Methodref_info` 和 `CONSTANT_InterfaceMethodref_info`

4.7 `CONSTANT_NameAndType_info`

4.8 `CONSTANT_MethodHandle_info`

4.9 `CONSTANT_MethodType_info`

4.10 `CONSTANT_InvokeDynamic_info`

五. 访问标志(`access_flags`)

5.1 类的访问标志

5.2 字段的访问标志

5.3 方法的访问标志

六. 字段和方法

6.1 字段

6.2 方法

七. 例子

7.1 最简单的例子

7.2 有字段和方法的例子

7.3 继承的例子

7.4 内部类

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JVM_字节码文件(ClassFile)详解

一. class 文件格式

二. 各类名称在 Class 文件 中的表示形式

三. 描述符

3.1 字段描述符

3.2 方法描述符

四. 常量池

4.1 CONSTANT_Utf8_info

4.2 CONSTANT_Integer_info 和 CONSTANT_Float_info

4.3 CONSTANT_Long_info 和 CONSTANT_Double_info

4.4 CONSTANT_Class_info

4.5 CONSTANT_String_info

4.6 CONSTANT_Fieldref_info , CONSTANT_Methodref_info 和 CONSTANT_InterfaceMethodref_info

4.7 CONSTANT_NameAndType_info

4.8 CONSTANT_MethodHandle_info

4.9 CONSTANT_MethodType_info

4.10 CONSTANT_InvokeDynamic_info

五. 访问标志(access_flags)

5.1 类的访问标志

5.2 字段的访问标志

5.3 方法的访问标志

六. 字段和方法

6.1 字段

6.2 方法

七. 例子

7.1 最简单的例子

7.2 有字段和方法的例子

7.3 继承的例子

7.4 内部类

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二. 各类名称在 `Class 文件` 中的表示形式

4.1 `CONSTANT_Utf8_info`

4.2 `CONSTANT_Integer_info` 和 `CONSTANT_Float_info`

4.3 `CONSTANT_Long_info` 和 `CONSTANT_Double_info`

4.4 `CONSTANT_Class_info`

4.5 `CONSTANT_String_info`

4.6 `CONSTANT_Fieldref_info` , `CONSTANT_Methodref_info` 和 `CONSTANT_InterfaceMethodref_info`

4.7 `CONSTANT_NameAndType_info`

4.8 `CONSTANT_MethodHandle_info`

4.9 `CONSTANT_MethodType_info`

4.10 `CONSTANT_InvokeDynamic_info`

五. 访问标志(`access_flags`)