四、类文件 | 字节码 | 语法糖

一、类文件结构

1、魔数

0-3个字节，表示它是否是【class】类型的文件

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

2、版本

4-7 字节， 表示类的版本 00 34 (52) 表示 Java8 【53表示Java9】 34是16进制转成十进制是52

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

3、常量池

8-9字节，表示常量池长度，00 23（35）表示常量池有#1 ~ #34项，注意#0项不计入，也没有值

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

举例:

常量池入口固定需要放置一项u2类型的数据表示常量池项数，也就是两个字节长度，也就是0x0016表示常量池有22项，因为是16进制所以需要转换。

第一项开头是07，找上方的表，对应是

所以找到Class_info的常量的结构

tag占u1也就是一个字节，也就是刚才的07

name_index是常量池的索引值，它指向常量池中一个 CONSTANT_Utf8_info类型常量，此常量代表了这个类（或者接口）的全限定名

name_index占u2也就是两个字节，所以后面两位字节表示的是需要找的项数也就是找第二项（0x02）

第二项开头是01，找上方的表，对应是

所以找到Utf8常量的结构

tag占u1也就是一个字节，也就是刚才的01

length占u2也就是两个字节，也就是接下来的两个字节00 1D转成十进制29

最后bytes占u1也就是一个字节，但是有length个，所以接下来的29个字节都是表示我们要找的东西。【org/fenixsoft/clazz/TestClass】

常量池结构总表

4、访问标识

00 21 需要使用标志位0x0001 | 0x0020 也就是一个public类型 ...不是一个接口

查表得知

5、 类索引、父类索引与接口索引集合

对于接口索引集合，入口的第一项u2类型的数据为接口计数器（interfaces_count），表示索引表 的容量。如果该类没有实现任何接口，则该计数器值为0，后面接口的索引表不再占用任何字节。

从偏移地址0x000000F1开始的3个u2类型的值分别为0x0001、0x0003、0x0000，也就是类索引为 1，父类索引为3，接口索引集合大小为0。

6、成员变量

字段表（field_info）用于描述接口或者类中声明的变量。Java语言中的“字段”（Field）包括类级变 量以及实例级变量，但不包括在方法内部声明的局部变量。

描述符的作用是用来描述字段 的数据类型、方法的参数列表（包括数量、类型以及顺序）和返回值。根据描述符规则，基本数据类 型（byte、char、double、float、int、long、short、boolean）以及代表无返回值的void类型都用一个大 写字符来表示，而对象类型则用字符L加对象的全限定名来表示，

字段表集合从地址0x000000F8开始，第一个u2 类型的数据为容量计数器fields_count，如图6-8所示，其值为0x0001，说明这个类只有一个字段表数 据。接下来紧跟着容量计数器的是access_flags标志，值为0x0002，代表private修饰符的ACC_PRIVATE 标志位为真（ACC_PRIVATE标志的值为0x0002），其他修饰符为假。代表字段名称的name_index的值 为0x0005，从代码清单6-2列出的常量表中可查得第五项常量是一个CONSTANT_Utf8_info类型的字符 串，其值为“m”，代表字段描述符的descriptor_index的值为0x0006，指向常量池的字符串“I”。根据这些 信息，我们可以推断出原代码定义的字段为“private int m；”。

7、方法表集合

方法的定义可以通过访问标志、名称索引、描述符索引来 表达清楚，但方法里面的代码去哪里了？方法里的Java代码，经过Javac编译器编译成字节码指令之 后，存放在方法属性表集合中一个名为“Code”的属性里面，可以看《深入理解Java虚拟机》这本书的6.3.7部分，后面再补充。

方法表集合的 入口地址为0x00000101，第一个u2类型的数据（即计数器容量）的值为0x0002，代表集合中有两个方 法，这两个方法为编译器添加的实例构造器和源码中定义的方法inc()。第一个方法的访问标志值 为0x0001，也就是只有ACC_PUBLIC标志为真，名称索引值为0x0007，查代码清单6-2的常量池得方法 名为“”，描述符索引值为0x0008，对应常量为“()V”，属性表计数器attributes_count的值为 0x0001，表示此方法的属性表集合有1项属性，属性名称的索引值为0x0009，对应常量为“Code”，说明 此属性是方法的字节码描述。

二、字节码指令

1、构造方法

a. cinit 每个类的构造方法

编译器会按照从上到下的顺序，收集所有静态代码块和静态成员赋值的代码，合并成为一个特殊的方法<cinit>()V:

<cinit>()V 方法会在类加载的初始化阶段被调用

所以运行结果是30

b. init 每个实例的构造方法

编译器会按照从上到下的顺序，将代码块{} 和 成员变量赋值的代码，组合成一个新的构成方法，但是原始构造方法会最后执行。

所以运行结果是 s3 30

2、方法调用

如果是静态方法的调用，如果通过对象类调用，虚拟机字节码还是会执行类名调用的方式。

invokespecial 和 invokestatic属于静态绑定，字节码生成的时候就已经知道这两类的方法，可以唯一确定的找到，当时invokevirtual也就是普通方法，有可能会被子类重写，所以无法唯一确定，需要多次查找，才能确定程序入口。

3、多态原理

当执行invokevirtual指令时，

• 先通过栈帧中的对象引用找到对象
• 分析对象头（8个字节是Class实际地址），找到对象的实际Class
• Class结构中有vtable（虚方法表），他在类加载的链接阶段就已经根据方法的重写规则生成好了
• 查表得到方法的具体地址
• 最后执行方法的字节码

4、异常处理

• 可以看到多出来一个Exception table 的结构，[from, to) 是前闭后开的监测范围，一旦这个范围内的字节码执行出现异常，则通过type匹配异常类型，如果一致，进入target所对应的行号
• 8行的字节码指令astore_2 是将异常对象引用存入局部变量表的slot2 位置

a. finally

总结：

• 为什么最后需要将异常抛出，因为执行完finally中的代码之后，异常没有被catch，所以需要把异常抛出
• 最终一定会保证finally中的代码一定执行
• finally中的代码被复制了3份，分别放到了try、catch以及catch剩余的异常类型的流程

b.finally面试题

题目：

结果： 20

总结：

• 为什么字节码中的第2行要移除，似乎没啥用，且留个伏笔，看下一个例子
• 可以看到没有athrow抛出异常的信息，这是因为如果是finally中return了，那么最终的异常会被吃掉，不会爆异常，所以也就没有上面的athrow
• 所以编程中不要在finally添加return

题目：

答案：10

通过这个例子可以发现

• 如果try中return 一个值，那么会将这个值弹出栈顶，暂存到一个新的不知名的槽位。
• 然后执行finally中的代码，之后会将槽位上的值重新放入栈顶，最后返回，finally中的赋值不会影响到他。
• 然后如果这时候finally中出现了return，那么try中暂存起来的值就不会回到栈顶，也就返回的是finally中的值
• athrow重新出现，因为finally中没有return

5、synchronized

总结：

• 会复制一份锁引用对象存放在新的槽位中
• 加锁的时候使用原来的那份锁引用对象
• 释放锁的时候将复制的那份加载到栈顶，然后进行解锁操作
• 如果这期间出现了异常，那么会执行25行
• 也会将复制的那份加载到栈顶来，然后进行解锁，确保正常释放锁

三、编译器处理（语法糖）

java文件编译成class文件过程中，自动生成和转换的一些代码，减轻程序员负担。

1. 默认构造器

2. 自动拆装箱 98 102 114

3. 泛型集合取值

a. 泛型擦除

总结：

字节码中方法体里面的泛型信息就被擦除了，但是不是所有都擦除，局部变量泛型信息可以找到

b. 泛型反射

• 如果是局部变量的泛型信息 不能通过反射获取
• 方法参数、返回值的泛型信息就可以通过反射获取

4. 可变参数

JDK5以后加入的新特性

如果调用foo()，没有传入值，会创建一个空的数组，而不会传递null进去

5. foreach循环

注意

• foreach循环，能够实现对数组，以及所有实现了Iterable接口的集合类一起使用
• 其中Iterable用来获取集合的迭代器（Iterator）

6. switch 字符串

总结：

1、为什么需要比较完hashCode码之后还要比较一遍字符串值

• 因为两个对象相同，哈希码一定相同。但是哈希码相同，两个对象未必相同。

2、为什么不直接进行比较字符串值，省去比较hashCode的操作

• 因为比较hashCode值效率比直接比字符串要高很多，是为了提高效率，如果当比较的对象比较多的时候，一个一个枚举equals会比直接比较hashCode值效率差很多

例：

BM 和 C. 这两个字符串的hashCode值都是2123

7. switch枚举

8. 枚举类

• final修饰的类不能够被继承

  

  

9. try-with-resources

10. 方法重写时的桥接方法

重写规则，子类方法的返回类型不能超过父类方法的返回类型，子类方法的访问修饰符不能小于父类的访问修饰符

11. 匿名内部类

匿名内部类引用了外部的一个final修饰的变量，固定语法

为什么需要是final修饰呢？

因为如果x的值不是final修饰的，那么说明是可以改变的，但是我们初始化的时候已经是传进去了一开始的值，内部类记录了已经是原先的值，你这时候修改了，跟内部类里面的值就不相同了。