一：前言

上周末寫了一篇文章《你知道Java類是如何被加載的嗎？》，分析了HotSpot是如何加載Java類的，干脆趁熱打鐵，本周末再來分析下Hotspot又是如何解析、創建和鏈接類方法的。

二：Class文件中的Java方法

Java類在編譯后會被編譯成 Class 文件，在幾年前寫的《Jvm之用java解析class文件》中，我對 Class 文件的結構進行了分析，里面已經講過了Java 方法在 Class 文件中的結構，今天就再溫故而知新下。

先來看下 Class 文件的結構：

ClassFile

• methods_count 記錄了 Class 文件中一共有多少方法。
• methods 是個數組，包含 Class 文件的所有方法。

methods 的數組類型為 method_info，每個 method_info 對應一個 Java 方法。

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

• access_flags 是方法的訪問權限。
• name_index 是方法名在常量池中的索引。
• descriptor_index 是方法描述符在常量池中的索引。
• attributes_count 記錄了方法一共有多少屬性。
• attributes是個數組，包含了方法的所有屬性。

attributes 中的每一項都是方法的一個屬性，其中代表字節碼的屬性為 Code_attribute：

Code_attribute {u2 attribute_name_index; u4 attribute_length;u2 max_stack;u2 max_locals;u4 code_length;u1 code[code_length];u2 exception_table_length; {u2 start_pc;u2 end_pc;u2 handler_pc;u2 catch_type;} exception_table[exception_table_length];u2 attributes_count;attribute_info attributes[attributes_count]; }

• max_stack 表示當前方法操作數棧的最大深度。
• max_locals 表示當前方法局部變量的最大個數。
• code[code_length] 記錄了方法中的字節碼指令

總的來說，Class 文件中對方法的描述還是很簡潔清晰的。

三：HotSpot 如何解析 Java 方法

Class 文件相當于 Java 類的模板，JVM 在讀取 Class 文件后，會根據這個模板，建立 Java 類在虛擬機中的模型。

在上篇文章《你知道Java類是如何被加載的嗎？》中，我提到了 ClassFileParser，它是HotSpot 加載類所需要的一員大將，通過名字我們就能猜出它的作用：類文件解析器。

還記得Class在JVM中對應的 InstanceKlass 是如何創建的嗎？不記得話看一下下面這段代碼來回憶下。

ClassFileParser

上面這段代碼主要是創建了一個ClassFileParser，并調用了其create_instance_klass（）來創建 InstanceKlass。但是對于Class文件的解析，是在 create_instance_klass（）之前就完成了的。當經過一系列初始化操作后，ClassFileParser 便在其構造函數的末尾，調用 parse_stream(stream, CHECK)，開始了 Class 文件的解析之旅。

在 parse_stream（）中，ClassFileParser 會對整個Class文件解析解析，包括常量池、字段、父類、接口等信息，當然也包括類方法。用來解析所有類方法的函數為：parse_methods（）。

void

ClassFileParser 對于 Class文件的解析是流式的，parse_methods（）先通過 cfs->get_u2_fast() 拿到方法數量，接著便開始進行遍歷，調用 parse_method（）依次解析每個類方法。

從Class文件中method_info的定義可知，method 基本上所有信息都存儲在method_info中的attributes[] 數組中，所以對于method的解析，基本上也就是在遍歷attributes[] 數組。

method_info 中的attributes[] 數組是用來存放方法的各個屬性的，其中包括Code屬性、Exception屬性、MethodParameters屬性、Synthetic屬性。parse_method（）要做的主要工作，就是遍歷attributes[] 數組，解析每個屬性。

下面我們來便來各個擊破，看看上面這些屬性是如何被解析的。

3.1 解析 Code 屬性

（1）獲取maxStacks、maxLocals 和 code length

if

（2）獲取字節碼指令首地址

code_start

（3）解析方法中的異常處理表

exception_table_length

（4）解析Code屬性中的屬性表，如 LineNumberTables、LocalVariableTables、LocalVariableTypeTables。主要是用于記錄一些調試信息。

3.2 解析 Exception 屬性

Exception 屬性記錄了方法可能拋出的異常。

checked_exceptions_start

3.3 解析 MethodParameters 屬性

MethodParameters 屬性記錄了方法的參數信息。

method_parameters_seen

3.4 解析 Synthetic 屬性

Synthetic 屬性表示成員是在編譯期自動為Class生成，如內部類提供給外部類用來訪問內部成員的 access（）方法。

access_flags

如果在解析到該屬性，直接調用 set_is_synthetic（）標志下即可。

由上面的解析過程可知，ClassFileParser 主要就是按照Java虛擬機規范對Class文件結構的定義進行流式解析。

四：HotSpot 如何創建 Java 方法

經過第三節的解析，ClassFileParser 已經從Class文件中獲取到了方法的所有信息。接下來要做的，便是通過讀取的信息，創建 Java 方法在 JVM 中的數據模型。

在HotSpot中，Java方法對應的數據結構為 Method，定義在 method.hpp 中

class

創建 Method 主要分為下面幾步。

4.1 分配方法對應的 Method

Method

4.2 將解析方法時讀取到信息填充到 Method 中

m->set_constants(_cp); m->set_name_index(name_index); m->set_signature_index(signature_index); ...... // Fill in code attribute information m->set_max_stack(max_stack); m->set_max_locals(max_locals); ...... // Copy byte codes m->set_code((u1*)code_start); ...... // Copy exception table if (exception_table_length > 0) {Copy::conjoint_swap_if_needed<Endian::JAVA>(exception_table_start,m->exception_table_start(),exception_table_length * sizeof(ExceptionTableElement),sizeof(u2)); } ......

Method 中將一些只讀數據都存放到了它的 _constMethod 中，_constMethod 類型為ConstMethod，定義在 constMethod.hpp 中。

舉個例子，方法的字節碼指令就存放在 ConstMethod 中，不過這么說不太嚴謹，字節碼指令并不是直接存放在 ConstMethod 內部，而是緊跟著 ConstMethod 存放在內存中。

我們再看看上面的填充邏輯，調用了 m->set_code((u1*)code_start) 來存放字節碼指令首地址，Method 其實是直接調用了 ConstMethod 的 set_code（）：

void

ConstMethod的set_code（）也很簡單：

void

首先調用code_base（）獲取存放字節碼的地址，接著便調用memcpy（），將字節碼指令從 code 處拷貝到code_base（）處。

code_base（）代碼如下：

address

因為 this 本身是指針，所以 this + 1 獲取的地址為：

constMethod 首地址 + sizeOf（ConstMethod）

所以字節碼指令存放在ConstMethod之后：

存放好字節碼指令后，以后當調用該方法時，就可以從 ConstMethod 中獲取到字節碼指令首地址，從而進行取指執行了。

五：HotSpot 如何鏈接 Java 方法

上面只是在加載Class文件時對Java方法進行了解析和創建，而Java 方法的鏈接是發生在所屬InstanceKlass 的初始化時期。

一般來說，Class文件在被加載成 InstanceKlass 后不會立即初始化，而是等到實例化 Obejct、反射獲取字段、方法信息，或者調用static方法等時機才會初始化。

InstanceKlass在初始化時會調用 link_class（）對類進行鏈接，在類的鏈接過程中，便會調用 InstanceKlass的 link_methods（）方法，對類的所有方法進行鏈接。

對單個 Method 進行鏈接的方法為：Method::link_method(const methodHandle& h_method, TRAPS)，方法鏈接主要就是做的事就是設置 Method 的 interpreter_entry：

address

上面首先通過 entry_for_method（h_method）獲取方法的入口例程，關于這個例程是干什么的，可以看看之前寫的《JVM方法執行的來龍去脈》，簡單來說，HotSpot對于Java方法的執行不是簡單的從方法字節碼首地址處進行取指執行即可，在進行字節碼指令執行之前，需要為Java方法創建棧幀、局部變量表等事情，而這些事情是通用的，所以HotSpot將這些事情統一到一起，對Java方法的執行做了一層封裝，而例程便是這個封裝的入口。

HotSpot 提前為各種類型的方法創建好了一系列例程，所以 entry_for_method（h_method）便是根據方法類型，從例程表中查詢到對應類型的例程。

查詢到例程后，便調用set_interpreter_entry(entry)，將例程的入口地址保存到Method中：

void

保存例程的入口地址后，以后調用Java方法時，便可以從Method中獲取例程的入口地址，跳到此處執行。

六：總結

通過上面的分析，我們了解了Java方法在Class文件中的結構，以及方法的解析、創建及鏈接。

解析過程主要是流式讀取Class文件，獲取方法在Class文件中的信息。

創建過程主要是創建Java方法對應的Method，并將解析過程讀取的信息填充到Method中。

鏈接過程主要是根據方法類型，獲取并保存方法對應的入口例程的地址。

我的文章只是個引子，畢竟短短篇幅無法囊括JVM浩瀚如煙的源碼。如果想對 HotSpot 如何處理 Java 方法的細節深入了解的話，想必最好的方式還是自己去閱讀和調試 OpenJDK，

罷了，寫完，關燈，睡覺！

聽說喜歡點關注的同學都長得帥

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java解析dxf文件_浅析JVM方法解析、创建和链接的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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