Java字节码方法表与属性表深度剖析

方法表:

在上一次咱们已经分析到了字段信息了,如下:

紧接着就是方法相关的信息了:

而它展开之后的结构为:

所以往后数2个字节,看一下方法的总数:

3个方法,可咱们只定义了两个方法呀:

因为编译器会为我们生成一个默认的构造方法,所以就3个了,那每个方法的具体信息是啥呢?它是一个method_info类型的,如下:

也就是方法表,当然也有它自己的一个结构,下面来看一下:

  • access_flags:占用两个字节,表示访问标记。
  • name_index:占用两个字节,名字索引,指向的是常量池。
  • descriptor_index:占用两个字节,描述索引,指赂的是常量池。
  • attributes_count:占用两个字节,属性个数,如果为0,则下面的属性表就不显示了。
  • attributes::属性表。

用结构形式来表示:

那按照上面的表先来看第一个方法的访问标记,往后读两个字节:

查看下访问修饰符表,对应于:

表示是一个public的方法,接下来两个字节则表示方法名字索引,走着:

对应常量池:

再往下二个字节则表示描述符索引:

对应常量池:

说明该方法是一个默认构造方法。从javap -verbose中也能对应上:

属性表:

接下来二个字节为属性个数:

表示有一个属性,所以属性表中的个数也为1,而属性表是attribute_info类型,很显然也有它自己的结构,那长啥样呢?

  • attribute_name_index:占2个字节,表示属性名字的索引,指向常量池。
  • attribute_length:占4个字节,表示属性的长度。
  • info[attribute_length]:占1个字节,表示具体的信息。

依照上面的顺序,先数2个字节:

对应常量池:

其实在javap -verbose中也能看到每个方法都有一个Code字样,如下:

Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#21         // com/jvm/bytecode/MyTest1.a:I
   #3 = Class              #22            // com/jvm/bytecode/MyTest1
   #4 = Class              #23            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               a
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;
  #14 = Utf8               getA
  #15 = Utf8               ()I
  #16 = Utf8               setA
  #17 = Utf8               (I)V
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               MyTest1.java
  #20 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #21 = NameAndType        #5:#6          // a:I
  #22 = Utf8               com/jvm/bytecode/MyTest1
  #23 = Utf8               java/lang/Object
{
  public com.jvm.bytecode.MyTest1();
    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: iconst_1
         6: putfield      #2                  // Field a:I
         9: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      10     0  this   Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;

  public int getA();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field a:I
         4: ireturn
      LineNumberTable:
        line 7: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;

  public void setA(int);
    descriptor: (I)V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: iload_1
         2: putfield      #2                  // Field a:I
         5: return
      LineNumberTable:
        line 11: 0
        line 12: 5
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       6     0  this   Lcom/jvm/bytecode/MyTest1;
            0       6     1     a   I
}
SourceFile: "MyTest1.java"

那它表示啥意思呢?其实是表示方法执行的代码,指的是:

当然啦在字节码文件中不可能是跟源文件中看到的一样,而是通过了一些助记符进行了处理,如下:

这个在未来进行详细学习的,好,继续来分析属性,接下来4个字节表示属性的长度,如下:

说明属性的长度为56,然后最后一个字节表示info信息,也就是code的具体信息,这块是比较复杂的,下面先来了解一些理论:

  • JVM预定义了部分attribute,但是编译器自己也可以实现自己的attribute写入class文件里,供运行时使用。
  • 不同的attribute通过attribute_name_index来区分。

其中JVM预定义的attribute为如下表:

Code结构:

这部分东东是比较多的,这次只先对其结构有个初步了解既可,它的作用是保存该方法的结构,如所对应的字节码:

  • attribute_length表示attribute所包含的字节数,不包含attribute_name_index和attribute_length字段。
  • max_stack表示这个方法运行的任何时刻所能达到的操作数栈的最大深度。
  • max_locals表示方法执行期间创建的局部变量的数目,包含用来表示传入的参数的局部变量。
  • code_length表法该方法所包含的字节码的字节数以及具体的指令码。
  • 具体的字节码既是该方法被调用时,虚拟机所执行的字节码。
  • exception_table:这里存放的是处理异常的信息。
  • 第一个exception_table表项由start_pc、end_pc、handler_pc、catch_type组成。
  • start_pc和end_pc表示在code数组中的从start_pc到end_pc处(包含start_pc,不包含end_pc)的指令抛出的异常会由这个表项来处理。
  • handler_pc表示处理异常的代码的开始处。catch_type表示会被处理的异常类型,它指向常量池里的一个异常类。当catch_type为0时,表示处理所有的异常。

这么多陌生的字段,直接晕掉,木要着急,先有个大概了解,在未来学习中会吃透它的,好,先来回到字节码中继续分析,其中code中属性的长度为56:

接下来2个字节表示max_stack:

再接下来2个字节表示max_locals:

对应javap -verbose:

接下来4个字节表示code的长度:

code_length=10,而此时发现在javap -verbose中貌似木有找到对应的:

那接下来的分析没有了参照就不知道我们自己分析的对不对了,对于学习效果会大打折扣了,此时就得借助于另外一个工具来参照了,该工具为jclasslib,gitbub地址:https://github.com/ingokegel/jclasslib,它显示的信息就会比javap -verbose要详细很多,访问一下官网:

它包含独立的软件和IntelliJ IDEA插件化的方式,所以都装一下,先下载mac安装包:

 

具体安装就不概述了,装好之后用它来打开我们的字节码文件既可,长这样:

同时可以给IDE装上插件,更加便于分析,如下:

安装好之后,直接就可以在当前打开的java文件中执行这个菜单选项既可:

看到的效果跟独立的软件看到的是一样的,好,下面来用这个新工具来瞅一眼看到的信息:

对比下javap -verbose:

差不多,不过jclasslib工具可以看到JDK的版本,接下来就是常量池:

但实际是只有23个,展开看一下:

对于javap -versbose:

明显要丰富许多,继续往下看:

其中是可以直接点击链到对应的常量池的,如下:

接着就是常量池的信息了:

展开之后,索引都能链接上去,非常之方便:

接着就是接口信息,目前木有接口:

然后就到了字段信息了,目前只有一个字段:

然后再是方法信息,有三个方法:

点击其中一个看一下:

有code信息:

跟javap -versbose是对应上的:

最后是附加信息:

LineNumberTable:这个属性用来表示code数组中的字节码和Java代码行数之间的关系。这个属性可以用来在调试的时候定位代码执行的行数。比如说程序抛异常了,而程序执行的是字节码文件,怎么我们就能看到具体报错在源码中的行数呢,其实就是通过该信息做到的。

而它的结构体为:

跟javap -verbose中是能对应上的:

最后则是类的属性了:

可见jclasslib的结构跟咱们理论上看到的是一模一样的,所以有了它也能让我们在未来学习code这块的结构更加清晰,这是javap -verbose不能达到的。

posted on 2018-08-11 14:26  cexo  阅读(1284)  评论(0编辑  收藏  举报

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