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Java虚拟机原理图解(4):class文件中的访问标志、类索引、父类索引、接口索引集合

class文件 winrains 来源:亦山 1年前 (2019-09-26) 48次浏览

讲完了class文件中的常量池,我们就相当于克服了class文件中最麻烦的模块了。现在,我们来看一下class文件中紧接着常量池后面的几个东西:访问标志、类索引、父类索引、接口索引集合。

1. 访问标志、类索引、父类索引、接口索引集合 在class文件中的位置


好,让我们来一一击破它们,看看它们到底是什么东西。

2. 访问标志(access_flags)能够表示什么?

访问标志(access_flags)紧接着常量池后,占有两个字节,总共16位,如下图所示:

当JVM在编译某个类或者接口的源代码时,JVM会解析出这个类或者接口的访问标志信息,然后,将这些标志设置到访问标志(access_flags)这16个位上。JVM会考虑如下设置如下访问表示信息:
a. 我们知道,每个定义的类或者接口都会生成class文件(这里也包括内部类,在某个类中定义的静态内部类也会单独生成一个class文件)。
对于定义的类,JVM在将其编译成class文件时,会将class文件的访问标志的第11位设置为1 。第11位叫做ACC_SUPER标志位;
对于定义的接口,JVM在将其编译成class文件时,会将class文件的访问标志的第8位 设置为 1 。第8位叫做ACC_INTERFACE标志位;
b. class文件表示的类或者接口的访问权限有public类型的和包package类型的。
如果类或者接口被声明为public类型的,那么,JVM将其编译成class文件时,会将class文件的访问标志的第16位设置为1 。第16位叫做ACC_PUBLIC标志符;
c. 类是否为抽象类型的,即我们定义的类有没有被abstract关键字修饰,即我们定义的类是否为抽象类。
如果我们形如:

public  abstract  class MyClass{......}

定义某个类时,JVM将它编译成class文件的时候,会将class文件的访问标志的第7位设置为1 。第7位叫做ACC_ABSTRACT标志位。 另外值得注意的是,对于定义的接口,JVM在编译接口的时候也会对class文件的访问标志上的ACC_ABSTRACT标志位设置为 1;
d. 该类是否被声明了final类型,即表示该类不能被继承。
此时JVM会在编译class文件的过程中,会将class文件的访问标志的第12位设置为 1 。第12位叫做ACC_FINAL标志位;
e.如果我们这个class文件不是JVM通过java源代码文件编译而成的,而是用户自己通过class文件的组织规则生成的,那么,一般会对class文件的访问标志第4位设置为 1 。通过JVM编译源代码产生的class文件此标志位为 0,第4位叫做ACC_SYNTHETIC标志位;
f. 枚举类,对于定义的枚举类如:public enum EnumTest{....},JVM也会对此枚举类编译成class文件,这时,对于这样的class文件,JVM会对访问标志第2位设置为 1 ,以表示它是枚举类。第2位叫做ACC_ENUM标志位;
g. 注解类,对于定义的注解类如:public @interface{.....},JVM会对此注解类编译成class文件,对于这样的class文件,JVM会将访问标志第3位设置为1,以表示这是个注解类,第3位叫做ACC_ANNOTATION标志位。
当JVM确定了上述标志位的值后,就可以确定访问标志(access_flags)的值了。实际上JVM上述标志会根据上述确定的标志位的值,对这些标志位的值取或,便得到了访问标志(access_flags)。如下图所示:

举例:定义一个最简单的类Simple.java,使用编译器编译成class文件,然后观察class文件中的访问标志的值,以及使用javap -v Simple 查看访问标志。

package com.louis.jvm;
public class Simple {
}

使用UltraEdit查看编译成的class文件,如下图所示:

上述的图中黄色部分表示的是常量池部分,具体为什么是常量池部分不是本文的重点,有兴趣的读者可以参考我的《Java虚拟机原理图解》系列关于常量池的博客,你就可以很轻松地识别常量它们了。
常量池后面紧跟着就是访问标志,它的十六进制值为0x0021,二进制的值为:00000000 00100001,由二进制的1的位数可以得出第11、16位为1,分别对应ACC_SUPER标志位和ACC_PUBLIC标志位。
也可以通过一下运算:
0x0021 = 0x0001 | 0x0020, 即: 访问标志表示的标志是ACC_PUBLIC + ACC_SUPER
为了验证我们的运算,使用javap -v Simple查看反编译信息如下:(小技巧:使用javap -v Simple指令的结果展示在命令提示符下显示不友好,一般我是使用javap -v Simple > temp.txt,将结果重定向到文件中,然后查看文件)

3. 类索引(this_class)是什么?

我们知道一般情况下一个Java类源文件经过JVM编译会生成一个class文件,也有可能一个Java类源文件中定义了其他类或者内部类,这样编译出来的class文件就不止一个,但每一个class文件表示某一个类,至于这个class表示哪一个类,便可以通过 类索引 这个数据项来确定。JVM通过类的完全限定名确定是某一个类。
类索引的作用,就是为了指出class文件所描述的这个类叫什么名字。
类索引紧接着访问标志的后面,占有两个字节,在这两个字节中存储的值是一个指向常量池的一个索引,该索引指向的是CONSTANT_Class_info常量池项,

以上面定义的Simple.class 为例,如下图所示,查看他的类索引在什么位置和取什么值。

由上可知,它的类索引值为0x0001,那么,它指向了常量池中的第一个常量池项,那我们再看一下常量池中的信息。使用javap -v Simple,常量池中有以下信息:

可以看到常量池中的第一项是CONSTANT_Class_info项,它表示一个”com/louis/jvm/Simple“的类名。即类索引是告诉我们这个class文件所表示的是哪一个类。

4. 父类索引(super_class)是什么?

Java支持单继承模式,除了java.lang.Object 类除外,每一个类都会有且只有一个父类。class文件中紧接着类索引(this_class)之后的两个字节区域表示父类索引,跟类索引一样,父类索引这两个字节中的值指向了常量池中的某个常量池项CONSTANT_Class_info,表示该class表示的类是继承自哪一个类。

5. 接口索引集合(interfaces)是什么?

一个类可以不实现任何接口,也可以实现很多个接口,为了表示当前类实现的接口信息,class文件使用了如下结构体描述某个类的接口实现信息:

由于类实现的接口数目不确定,所以接口索引集合的描述的前部分叫做接口计数器(interfaces_count),接口计数器占用两个字节,其中的值表示着这个类实现了多少个接口,紧跟着接口计数器的部分就是接口索引部分了,每一个接口索引占有两个字节,接口计数器的值代表着后面跟着的接口索引的个数。接口索引和类索引和父类索引一样,其内的值存储的是指向了常量池中的常量池项的索引,表示着这个接口的完全限定名。
举例:
定义一个Worker接口,然后类Programmer实现这个Worker接口,然后我们观察Programmer的接口索引集合是怎样表示的。

/**
 * Worker 接口类
 * @author luan louis
 */
public interface Worker{
    public void work();
}
package com.louis.jvm;
public class Programmer implements Worker {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("I'm Programmer,Just coding....");
    }
}

作者:亦山

来源:https://blog.csdn.net/luanlouis/article/details/41039269


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