Class 文件中的字段表、方法表與屬性表

1. 前言

本節(jié)內(nèi)容主要是介紹 Class 文件結(jié)構(gòu)中的字段表、方法表與屬性表。從本節(jié)標(biāo)題的描述中，我們只看到了這 3 種表結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上本節(jié)會(huì)講解 6 種結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊恳环N表結(jié)構(gòu)，都需要有計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。本節(jié)主要知識(shí)點(diǎn)如下：

• 字段表計(jì)數(shù)器和字段表的定義及意義，以及結(jié)構(gòu)示意圖，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容之一；
• 方法表計(jì)數(shù)器和方法表的定義及意義，以及結(jié)構(gòu)示意圖，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容之一；
• 屬性表計(jì)數(shù)器和屬性表的定義及意義，以及結(jié)構(gòu)示意圖，為本節(jié)次重點(diǎn)內(nèi)容，由于JVM 對(duì)屬性表沒有特別規(guī)范的限制，此處了解其定義及結(jié)構(gòu)即可。

本節(jié)所講解的內(nèi)容，是Class 文件結(jié)構(gòu)的最后部分，學(xué)習(xí)完本節(jié)課程后，會(huì)對(duì) Class 文件結(jié)構(gòu)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，并且每一部分的結(jié)構(gòu)順序與課程中講解的順序完全一樣，把所有的示意圖進(jìn)行拼接，就能夠形成一個(gè)完成的 Class 文件結(jié)構(gòu)示意圖。

2. 字段表計(jì)數(shù)器和字段表

上節(jié)課程拋出了問題，接口索引集合后邊緊跟的結(jié)構(gòu)是什么？這里我們來進(jìn)行解答，后邊緊跟的是字段表計(jì)數(shù)器，字段表計(jì)數(shù)器后邊緊跟的是字段表。

定義：字段表計(jì)數(shù)器（fields_count）與字段表不可分割，這里我們對(duì)兩部分結(jié)構(gòu)一起講解。

• 字段表計(jì)數(shù)器（fields_count）：記錄字段表中字段的數(shù)量，為無符號(hào)數(shù)類型。
• 字段表（fields）：字段表（fields）用于描述接口或者類中聲明的變量。字段（field）包括類級(jí)變量（即靜態(tài)變量）以及實(shí)例變量（即:非靜態(tài)變量），但不包括在方法內(nèi)部聲明的局部變量。字段表為表類型結(jié)構(gòu)。

Tips：這里請(qǐng)學(xué)習(xí)者特別關(guān)注下字段表定義介紹中的最后兩句話：“字段(field)包括類級(jí)變量(即靜態(tài)變量)以及實(shí)例變量(即:非靜態(tài)變量)，但不包括在方法內(nèi)部聲明的局部變量?！?簡(jiǎn)單的總結(jié)這句話的意思是字段表中存儲(chǔ)的是全局標(biāo)量，不存儲(chǔ)局部變量。

字段表計(jì)數(shù)器無符號(hào)數(shù)結(jié)構(gòu)示意圖：與其他計(jì)數(shù)器一樣，字段表計(jì)數(shù)器（fields_count）是一個(gè)無符號(hào)數(shù)結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)，u2 大小。

字段表-表結(jié)構(gòu)類型示意圖：字段表是一個(gè)表結(jié)構(gòu)的類型數(shù)據(jù)，回憶下我們接觸到的第一個(gè) Class 文件的表結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)為常量池。這里我們來看下字段表的表結(jié)構(gòu)示意圖。

前文提到過，字段（field）包括類級(jí)變量（即靜態(tài)變量）以及實(shí)例變量（即:非靜態(tài)變量），上圖所示的一個(gè) field_info 就代表了一個(gè)變量。為了表示一個(gè)變量，需要知道這個(gè)變量的修飾符，如 public，還需要知道這個(gè)變量的變量名稱，因此一個(gè) field_info 中存儲(chǔ)了很多特征值，所有的特征值綜合起來就完整的描述了一個(gè)變量。

3. 方法表計(jì)數(shù)器與方法表

字段表后邊緊跟的是方法表計(jì)數(shù)器，方法表計(jì)數(shù)器后邊緊跟的是方法表。

定義：方法表計(jì)數(shù)器（methods_count）與方法表不可分割，這里我們對(duì)兩部分結(jié)構(gòu)一起講解。

• 方法表計(jì)數(shù)器（methods_count）：記錄方法表中字段的數(shù)量，為無符號(hào)數(shù)類型。
• 方法表（methods）：存儲(chǔ)了當(dāng)前類或者當(dāng)前接口中的 public 方法，protected 方法，default 方法，private 方法等。方法表為表結(jié)構(gòu)類型。

Tips：Class文件是通過Java文件編譯而來的，如果文件中有方法，就會(huì)將方法的信息存儲(chǔ)到方法表，并通過方法表計(jì)數(shù)器進(jìn)行方法的計(jì)數(shù)。

方法表計(jì)數(shù)器無符號(hào)數(shù)結(jié)構(gòu)示意圖：與其他計(jì)數(shù)器一樣，方法表計(jì)數(shù)器（methods_count）是一個(gè)無符號(hào)數(shù)結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)，u2 大小。

方法表-表結(jié)構(gòu)類型示意圖：方法表是一個(gè)表結(jié)構(gòu)的類型數(shù)據(jù)，與前文所講解的字段表結(jié)構(gòu)一樣。

一個(gè)method_info中會(huì)存儲(chǔ)很多方法的特征值，我們通過如下示例方法進(jìn)行舉例：

public String get(String name) {
	return "";
}

對(duì)于get 方法，method_info 中會(huì)存儲(chǔ)如下信息：

• 方法的修飾符 public：還記的我們上節(jié)所講述的 access_flag 嗎？access_flag 對(duì)應(yīng)表中有一個(gè) ACC_PUBLIC 就代表了 public 修飾符，他對(duì)應(yīng)的值為 0x0001，此處的標(biāo)記也需要使用到這個(gè)表。都是通用的哦；
• 方法名稱：get 方法；
• 方法的參數(shù)：String name；
• 方法的返回值類型： String 類型的返回值。

通過如上方法特征值的共同修飾，完成了一個(gè) method_info 的存儲(chǔ)，也就完成了一個(gè)方法的存儲(chǔ)。

4.屬性表計(jì)數(shù)器與屬性表

方法表后邊緊跟的是屬性表計(jì)數(shù)器，屬性表計(jì)數(shù)器后邊緊跟的結(jié)構(gòu)為屬性表。至此，Class 文件的全部結(jié)構(gòu)就講解完了。回顧之前的知識(shí)，Class 文件結(jié)構(gòu)是以魔數(shù)開頭，以屬性表結(jié)尾的。

定義：屬性表計(jì)數(shù)器（attributes_count）與屬性表不可分割，這里我們對(duì)兩部分結(jié)構(gòu)一起講解。

• 屬性表計(jì)數(shù)器（attributes_count）：記錄屬性表中屬性的數(shù)量，為無符號(hào)數(shù)類型。
• 屬性表（attributes）：屬性表（attributes）與 Class 文件中其他的數(shù)據(jù)項(xiàng)目要求嚴(yán)格的順序、長(zhǎng)度和內(nèi)容不同，屬性表集合的限制稍微寬松一些，不再要求各個(gè)屬性表具有嚴(yán)格的順序，并且只要不與已有屬性名重復(fù)，任何人實(shí)現(xiàn)的編譯器都可以向?qū)傩员碇袑懭胱约憾x的屬性信息，Java 虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)忽略掉它不能識(shí)別的屬性。

Tips：學(xué)習(xí)者對(duì)屬性這一概念并不陌生了，這里不多加贅述，但是我們重點(diǎn)要關(guān)注下屬性表的兩大特點(diǎn)：一個(gè)是限制寬松，無順序長(zhǎng)度要求；一個(gè)是開發(fā)者可以自己向?qū)傩员碇刑砑硬恢貜?fù)的屬性。言外之意是屬性表作為 Class 文件的一個(gè)結(jié)構(gòu)，是非常靈活的，且沒有明確的長(zhǎng)度大小規(guī)定。此部分知識(shí)我們稍作了解即可。

屬性表計(jì)數(shù)器無符號(hào)數(shù)結(jié)構(gòu)示意圖：與其他計(jì)數(shù)器一樣，屬性表計(jì)數(shù)器（attributes_count）是一個(gè)無符號(hào)數(shù)結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)，u2 大小。

屬性表-表結(jié)構(gòu)類型示意圖：屬性表也是一個(gè)表結(jié)構(gòu)類型，與字段表、方法表結(jié)構(gòu)類似，但是屬性表沒有固定的長(zhǎng)度和順序限制，此處我們了解下其結(jié)構(gòu)即可。

5. 小結(jié)

本節(jié)講解了 Class 文件結(jié)構(gòu)中最后的幾種結(jié)構(gòu)，分別是字段表計(jì)數(shù)器，字段表，方法表計(jì)數(shù)器，方法表，屬性表計(jì)數(shù)器，屬性表。其中字段表與方法表為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容，屬性表部分視為次重點(diǎn)，僅做了解即可。

至此，我們的 Class 文件結(jié)構(gòu)就講解完了，我們回顧下 Class 文件的整體結(jié)構(gòu)為：魔數(shù)->次版本號(hào)->主版本號(hào)->常量池計(jì)數(shù)器->常量池->類索引->父類索引->接口索引計(jì)數(shù)器->接口索引集合->字段表計(jì)數(shù)器->字段表->方法表計(jì)數(shù)器->方法表->屬性表計(jì)數(shù)器->屬性表。

學(xué)習(xí)者需要認(rèn)真學(xué)習(xí) Class 文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，掌握整體結(jié)構(gòu)以及細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn)。