唯一有點特別之處的是常量池。什么東西會放在常量池呢？最容易想到的就是字符串了。對頭，這個Java源碼中的類名，方法名，變量名，居然都是以字符串形式存儲在常量池中。所以，圖2中的this_class和super_class分別指向兩個字符串，代表本類的名字和基類的名字。這兩個字符串存儲在常量池中，所以this_class和super_class的類型都是u2(索引，代表長度為2個字節)。

Class文件用javap工具可以很好得解析成圖2那樣的格式，我這里替大家解析了一把，結果如圖3所示(先顯示部分內容)：

注意，解析方法為：javap -verbose xxxx.class

先來看看常量池。

2.1.1 常量池介紹

常量池看起來陌生，其實簡單得要死。注意，count_pool_count是常量池數組長度+1。比如，假設某個Class文件常量池只有4個元素，那么count_pool_count=5)。

javap解析class文件的時候，常量池的索引從1算起,0默認是給VM自己用得,一般不顯示0這一項。這也是為什么圖3中常量池第一個元素以#1開頭。所以，如果count_pool_count=5的話，真正有用的元素是從count_pool[1]到count_pool[4]。

常量池數組的元素類型由下面的代碼表示：

cp_info { //特別注意，這是介紹的cp_info是相關元素類型的通用表達。

u1 tag; //tag為1個字節長。不論cp_info具體是哪種，第一個字節一定代表tag

u1 info[]; //其他信息，長度隨tag不同而不同

}

//tag取值，先列幾個簡單的：

tag=7 <==info代表這個cp_info是CONSTANT_Class_info結構體

tag=9<==info代表CONSTANT_Fieldrefs_info結構體

tag=10<==info代表CONSTANT_Methodrefs_info結構體

tag=8<==info代表CONSTANT_String_info結構體

tag=1<==info代表CONSTANT_Utf8_info結構體

在JVM規范中，真正代表字符串的數據結構是CONSTANT_Utf8_info結構體，它的結構如下代碼所示：

CONSTANT_Utf8_info {

u1 tag;

u2 length; //下面就是存儲UTF8字符串的地方了

u1 bytes[length];

}

大家看圖3中常量池的內容，比如#2=Utf8 com/test/TestMain 這行表示：

數組第二個元素的類型是CONSTANT_Utf8_info，字符串為“com/test/TestMain”

下面我們看幾個常用的常量池元素類型

(1) CONSTANT_Class_info

這個類型是用于描述類信息的，此處的類信息很簡單，就是類名(也就是代表類名的字符串)

CONSTANT_Class_info {

u1 tag; //tag取值為7，代表CONSTANT_Class_info

u2 name_index; //name_index表示代表自己類名的字符串信息位于于常量池數組中哪一個，也就是索引

}

唉，夠懶的，name_index對應的那個常量池元素必須是CONSTANT_Utf8_info，也就是字符串。圖3中的例子，咱們再看看：

#1 = Class #2 //com/test/TestMain

#2 = Utf8 com/test/TestMain

這說明：

常量池第一個元素類型為Class_info，它對應的name_index取值為2，表示使用第2個元素

常量池第二個元素類型為Utf8 內容為“com/test/TestMain”

#1最后的//表示注釋，它把第二行的字符串內容直接搬過來，方便我們查看

(2) CONSTANT_NameAndType_Info

這個結構也是常量池數據結構中中比較重要的一個，干什么用得呢？恩，它用來描述方法/成員名以及類型信息的。有點JNI基礎的童鞋相信不難明白，在JNI中，一個類的成員函數或成員變量都可以由這個類名字符串+函數名字符串+參數類型字符串+返回值類型來確定(如果是成員變量，就是類名字符串+變量名字符串+類型字符串)來表達。既然是字符串，那么NameAndType_Info也就是存儲了對應字符串在常量池數組中的索引：

CONSTANT_NameAndType_info {

u1 tag;

u2 name_index; //方法名或域名對應的字符串索引

u2 descriptor_index; //方法信息(參數+返回值)，或者成員變量的信息(類型)對應的字符串索引

}

//還是來看圖3中的例子吧

#13 = Utf8 ()V

#15 = NameAnType #16.#13 //合起來就是test.()V 函數名是test，參數和返回值是()V

#16=Utf8 test

太簡單了，都不惜得說...，請大家自行解析#25這個常量池元素的內容，一定要做喔！

注意，對于構造函數和類初始化函數來說，JVM要求函數名必須是和。當然，這兩個函數是編譯器生成的。

(3) CONSTANT_MethodrefInfo三兄弟

Methodref_Info還有兩個兄弟，分別是Fieldref_Info，InterfaceMethodref_Info，他們三用于描述方法、成員變量和接口信息。剛才的NameAndType_Info其實已經描述了方法和成員變量信息的一部分，唯一還缺的就是沒有地方描述它們屬于哪個類。而咱這三兄弟就補全了這些信息。他們三的數據結構如圖4所示：

如此直白簡單，不解釋了。不放心的童鞋們請對照圖3的例子自行玩耍！

常量池先介紹到這，它還有一些有用的信息，不過要等到后面我們碰到具體問題時再分析

2.1.2 Field和Method描述

剛才在常量池介紹中有提到Methodref_Info和Fieldref_Info，不過這兩個Info無非是描述了函數或成員變量的名字，參數，類型等信息。但是真正的方法、成員變量信息還包括比如訪問權限，注解，源代碼位置等。對于方法來說，更重要的還包括其函數功能(即這個函數對應的字節碼)。

在Java VM中，方法和成員變量的完整描述由如圖5所示的數據結構來表達的：

access_flags：描述諸如final，static，public這樣的訪問標志

name_index：方法或成員變量名在常量池中對應的索引，類型是Utf8_Info

attribute_info：是域或方法中很重要的信息。我們單獨用一節來介紹它。

2.1.3 attribute_info介紹

attribute_info結構體很簡單，如下代碼所示：

attribute_info {//特別注意，這里描述的attribute_info結構體也是具體屬性數據結構的通用表達

u2 attribute_name_index; //attribute_info的描述，指向常量池的字符串

u4 attribute_length; //具體的內容由info數組描述

u1 info[attribute_length];

}

Java VM規范中，attribute類型比較多，我們重點介紹幾個，先來看代表一個函數實際內容的Code屬性。

(1) Code屬性

代表Code屬性的數據結構如圖6所示：

前2個成員變量就不多說了。屬于attribute的頭6個字節，分別指向代表屬性名字符串的常量池元素以及后續屬性數據的長度。注意，Code屬性的attribute_name_index所指向的那個Utf8常量池元素對應的字符串內容就是“Code”，大家可參考圖3的#9。

max_stack和max_locals：虛擬機在執行一個函數的時候，會為它建立一個操作數棧。執行過程中的參數啊，一些計算值啊等都會壓入棧中。max_stack就表示該函數執行時，這個棧的最大深度。這是編譯時就能確定的。max_locals用于描述這個方法最大的棧數和最大的本地變量個數。本地變量個數包括傳入的參數。

code_length和code：這個函數編譯成Java字節碼后對應的字節碼長度和內容。

exception_table_length：用來描述該方法對應異常處理的信息。這塊我不打算講了，其實也蠻簡單，就是用start_pc表示異常處理時候從此方法對應字節碼(由code[]數組表示)哪個地方開始執行。

Code屬性本身還能包含一些屬性，這是由attributes_count和attributes數組決定的。

來看個實際例子吧，如圖7所示(接著圖3的例子)：

圖7中：

stack=2，locals=2，args_size=1。結合代碼，main函數確實有一個參數，而且還有一個本地變量。注意，main函數是static的。如果對于類的非static函數，那么locals的第0個元素代表this。

stack后面接下來的就是code數組，也就是這個函數對應的執行代碼。0表示code[]的索引位置。0:new：代表這個操作是new操作，此操作對應的字節碼長度為3，所以下一個操作對應的字節碼從索引3開始。

LineNumberTable也是屬性的一種，用于調試，它將源碼和字節碼匹配了起來。比如line 7: 0這句話代表該函數字節碼0那一個操作對應代碼的第7行。

LocalVariableTable：它也是屬性一種，用于調試，它用于描述函數執行時的變量信息。比如圖7中的Start = 0：表示從code[]第0個字節開始，Length = 13表示到從start=0到start+13個字節(不包含第13個字節，因為code數組一共就12個字節)這段范圍內，這個變量都有效(也就是這個變量的作用域)，Slot=0表示這個變量在本地變量表中第一個元素，還記得前面提到的locals嗎？，name為“args”，表示這個參數的名字叫args，類型(由Signature表示)就是String數組了。

請大家自行解析圖7中最后一行，看看能搞明白LocalVariableTable的含義不...

另外，Android SDK build Tools中的dx工具dump class文件得到的信息更全，大家可以試試。

使用方法是：dx --dump --debug xxx.class。

Class文件先介紹到這，下面我們來看看Android平臺上的dex文件。

2.2 Dex文件結構和Odex

2.2.1 dex文件結構簡介

Android平臺中沒有直接使用Class文件格式，因為早期的Anrdroid手機內存，存儲都比較小，而Class文件顯然有很多可以優化的地方，比如每個Class文件都有一個常量池，里邊存儲了一些字符串。一串內容完全相同的字符串很有可能在不同的Class文件的常量池中存在，這就是一個可以優化的地方。當然，Dex文件結構和Class文件結構差異的地方還很多，但是從攜帶的信息上來看，Dex和Class文件是一致的。所以，你了解了Class文件(作為Java VM官方Spec的標準)，Dex文件結構只不過是一個變種罷了(從學習到什么程度為止的問題來看，如果不是要自己來解析Dex文件，或者反編譯/修改dex文件，我覺得大致了解下Dex文件結構的情況就可以了)。圖8所示為Dex文件結構的概貌：

有一點需要說明：傳統Class文件是一個Java源碼文件會生成一個.Class文件，而Android是把所有Class文件進行合并，優化，然后生成一個最終的class.dex，如此，多個Class文件里如果有重復的字符串，當把它們都放到一個dex文件的時候，只要一份就可以了嘛。

dex頭部信息中的magic取值為“dexn035 ”

proto_ids：描述函數原型信息，包括返回值，參數信息。比如“test:()V”

methods_ids：函數信息，包括所屬類及對應的proto信息。比如

"Lcom.test.TestMain. test:()V"，.前面是類信息，后面屬于proto信息

下面我們將示例TestMain.class轉換成dex文件，然后再用dexdump工具看看它的結果，如圖9所示：

具體方法：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java dalvik_深入理解Android之Java虚拟机Dalvik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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