深入理解 JVM Class文件格式（五）
（8） CONSTANT_Class_info
常量池中的一個CONSTANT_Class_info， 可以看做是CONSTANT_Class數據類型的一個實例。 他是對類或者接口的符號引用。 它描述的可以是當前類型的信息， 也可以描述對當前類的引用， 還可以描述對其他類的引用。 也就是說， 如果訪問了一個類字段， 或者調用了一個類的方法， 對這些字段或方法的符號引用， 必須包含它們所在的類型的信息， CONSTANT_Class_info就是對字段或方法符號引用中類型信息的描述。
CONSTANT_Class_info的第一個字節是tag， 值為7， 也就是說， 當虛擬機訪問到一個常量池中的數據項， 如果發現它的tag值為7， 就可以判斷這是一個CONSTANT_Class_info 。 tag下面的兩個字節是一個叫做name_index的索引值， 它指向一個CONSTANT_Utf8_info， 這個CONSTANT_Utf8_info中存儲了CONSTANT_Class_info要描述的類型的全限定名。 全限定名的概念在前面的博文 深入理解 JVM Class文件格式（二） 中描述過， 不熟悉的同學可以先閱讀這篇文章。
此外要說明的是， java中數組變量也是對象， 那么數組也就有相應的類型， 并且數組的類型也是使用CONSTANT_Class_info描述的， 并且數組類型和普通類型的描述有些區別。 普通類型的CONSTANT_Class_info中存儲的是全限定名， 而數組類型對應的CONSTANT_Class_info中存儲的是數組類型相對應的描述符字符串。 舉例說明：
與Object類型對應的CONSTANT_Class_info中存儲的是： java/lang/Object
與Object[]類型對應的CONSTANT_Class_info中存儲的是： [Ljava/lang/Object;
下面看CONSTANT_Class_info的存儲布局：
例如， 如果在一個類中引用了System這個類， 那么就會在這個類的常量池中出現以下信息：
（9） CONSTANT_Fieldref_info
常量池中的一個CONSTANT_Fieldref_info， 可以看做是CONSTANT_Field數據類型的一個實例。 該數據項表示對一個字段的符號引用， 可以是對本類中的字段的符號引用， 也可以是對其他類中的字段的符號引用， 可以是對成員變量字段的符號引用， 也可以是對靜態變量的符號引用, 其中ref三個字母就是reference的簡寫。 之前的文章中， “符號引用”這個名詞出現了很多次， 可能有的同學一直不是很明白， 等介紹完CONSTANT_Fieldref_info， 就可以很清晰的了解什么是符號引用。 下面分析CONSTANT_Fieldref_info中的內容都存放了什么信息。
和其他類型的常量池數據項一樣， 它的第一個字節也必然是tag， 它的tag值為9 。 也就是說， 當虛擬機訪問到一個常量池中的一項數據， 如果發現這個數據的tag值為9， 就可以確定這個被訪問的數據項是一個CONSTANT_Fieldref_info， 并且知道這個數據項表示對一個字段的符號引用。
tag值下面的兩個字節是一個叫做class_index的索引值， 它指向一個CONSTANT_Class_info數據項， 這個數據項表示被引用的字段所在的類型， 包括接口。 所以說， CONSTANT_Class_info可以作為字段符號引用的一部分。
class_index以下的兩個字節是一個叫做name_and_type_index的索引， 它指向一個CONSTANT_NameAndType_info， 這個CONSTANT_NameAndType_info前面的博客中已經解釋過了， 不明白的朋友可以先看前面的博客：深入理解JVM Class文件格式（三） 。 這個CONSTANT_NameAndType_info描述的是被引用的字段的名稱和描述符。 我們在前面的博客中也提到過， CONSTANT_NameAndType_info可以作為字段符號引用的一部分。
到此， 我們可以說， CONSTANT_Fieldref_info就是對一個字段的符號引用， 這個符號引用包括兩部分， 一部分是該字段所在的類， 另一部分是該字段的字段名和描述符。 這就是所謂的 “對字段的符號引用” 。
下面結合實際代碼來說明， 代碼如下：
package com.jg.zhang;public class TestInt {int a = 10;void print(){System.out.println(a);} }在print方法中， 引用了本類中的字段a。 代碼很簡單， 我們一眼就可以看到print方法中是如何引用本類中定義的字段a的。 那么在class文件中， 對字段a的引用是如何描述的呢？ 下面我們將這段代碼使用javap反編譯， 給出簡化后的反編譯結果：
Constant pool:#1 = Class #2 // com/jg/zhang/TestInt#2 = Utf8 com/jg/zhang/TestInt......#5 = Utf8 a#6 = Utf8 I......#12 = Fieldref #1.#13 // com/jg/zhang/TestInt.a:I#13 = NameAndType #5:#6 // a:I......{void print();flags:Code:stack=2, locals=1, args_size=10: getstatic #19 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;3: aload_04: getfield #12 // Field a:I7: invokevirtual #25 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V10: return }可以看到， print方法的位置為4的字節碼指令getfield引用了索引為12的常量池數據項， 常量池中索引為12的數據項是一個CONSTANT_Fieldref_info， 這個CONSTANT_Fieldref_info又引用了索引為1和13的兩個數據項， 索引為1的數據項是一個CONSTANT_Class_info， 這個CONSTANT_Class_info數據項又引用了索引為2的數據項， 索引為2的數據項是一個CONSTANT_Utf8_info , 他存儲了字段a所在的類的全限定名com/jg/zhang/TestInt 。 而CONSTANT_Fieldref_info所引用的索引為13的數據項是一個CONSTANT_NameAndType_info， 它又引用了兩個數據項， 分別為第5項和第6項， 這是兩個CONSTANT_Utf8_info ， 分別存儲了字段a的字段名a， 和字段a的描述符I 。
下面給出內存布局圖， 這個圖中涉及的東西有點多， 因為CONSTANT_Fieldref_info引用了CONSTANT_Class_info和CONSTANT_NameAndType_info， CONSTANT_Class_info又引用了一個CONSTANT_Utf8_info ， 而CONSTANT_NameAndType_info又引用了兩個CONSTANT_Utf8_info 。
（10） CONSTANT_Methodref_info
常量池中的一個CONSTANT_Methodref_info， 可以看做是CONSTANT_Methodref數據類型的一個實例。 該數據項表示對一個類中方法的符號引用， 可以是對本類中的方法的符號引用， 也可以是對其他類中的方法的符號引用， 可以是對成員方法字段的符號引用， 也可以是對靜態方法的符號引用,但是不會是對接口中的方法的符號引用。 其中ref三個字母就是reference的簡寫。 在上一小節中介紹了CONSTANT_Fieldref_info， 它是對字段的符號引用， 本節中介紹的CONSTANT_Methodref_info和CONSTANT_Fieldref_info很相似。既然是符號“引用”， 那么只有在原文件中調用了一個方法， 常量池中才有和這個被調用方法的相對應的符號引用， 即存在一個CONSTANT_Methodref_info。 如果只是在類中定義了一個方法， 但是沒調用它， 則不會在常量池中出現和這個方法對應的CONSTANT_Methodref_info 。
和其他類型的常量池數據項一樣， 它的第一個字節也必然是tag， 它的tag值為10 。 也就是說， 當虛擬機訪問到一個常量池中的一項數據， 如果發現這個數據的tag值為10， 就可以確定這個被訪問的數據項是一個CONSTANT_Methodref_info， 并且知道這個數據項表示對一個方法的符號引用。
tag值下面的兩個字節是一個叫做class_index的索引值， 它指向一個CONSTANT_Class_info數據項， 這個數據項表示被引用的方法所在的類型。 所以說， CONSTANT_Class_info可以作為方法符號引用的一部分。
class_index以下的兩個字節是一個叫做name_and_type_index的索引， 它指向一個CONSTANT_NameAndType_info， 這個CONSTANT_NameAndType_info前面的博客中已經解釋過了， 不明白的朋友可以先看前面的博客：深入理解JVM Class文件格式（三） 。 這個CONSTANT_NameAndType_info描述的是被引用的方法的名稱和描述符。 我們在前面的博客中也提到過， CONSTANT_NameAndType_info可以作為方法符號引用的一部分。
到此， 我們可以知道， CONSTANT_Methodref_info就是對一個方法的符號引用， 這個符號引用包括兩部分， 一部分是該方法所在的類， 另一部分是該方法的方法名和描述符。 這就是所謂的 “對方法的符號引用” 。下面結合實際代碼來說明， 代碼如下：
package com.jg.zhang;public class Programer {Computer computer;public Programer(Computer computer){this.computer = computer;}public void doWork(){computer.calculate();} }package com.jg.zhang;public class Computer {public void calculate() {System.out.println("working...");} }上面的代碼包括兩個類， 其中Programer類引用了Computer類， 在Programer類的doWork方法中引用（調用）了Computer類的calculate方法。源碼中對一個方法的描述形式我們再熟悉不過了， 現在我們就反編譯Programer， 看看Programer中對Computer的doWork方法的引用， 在class文件中是如何描述的。
下面給出Programer的反編譯結果， 其中省去了一些不相關的信息：
Constant pool: .........#12 = Utf8 ()V#20 = Methodref #21.#23 // com/jg/zhang/Computer.calculate:()V#21 = Class #22 // com/jg/zhang/Computer#22 = Utf8 com/jg/zhang/Computer#23 = NameAndType #24:#12 // calculate:()V#24 = Utf8 calculate{com.jg.zhang.Computer computer; flags:.........public void doWork();flags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: getfield #13 // Field computer:Lcom/jg/zhang/Computer;4: invokevirtual #20 // Method com/jg/zhang/Computer.calculate:()V7: return }可以看到， doWork方法的位置為4的字節碼指令invokevirtual引用了索引為20的常量池數據項， 常量池中索引為20的數據項是一個CONSTANT_Methodref_info， 這個CONSTANT_Methodref_info又引用了索引為21和23的兩個數據項， 索引為21的數據項是一個CONSTANT_Class_info， 這個CONSTANT_Class_info數據項又引用了索引為22的數據項， 索引為22的數據項是一個CONSTANT_Utf8_info , 他存儲了被引用的Computer類中的calculate方法所在的類的全限定名com/jg/zhang/Computer 。 而CONSTANT_Methodref_info所引用的索引為23的數據項是一個CONSTANT_NameAndType_info， 它又引用了兩個數據項， 分別為第24項和第12項， 這是兩個CONSTANT_Utf8_info ， 分別存儲了被引用的方法calculate的方法名calculate， 和該方法的描述符()V 。
下面給出內存布局圖， 這個圖中涉及的東西同樣有點多， 因為CONSTANT_Methodref_info引用了CONSTANT_Class_info和CONSTANT_NameAndType_info， CONSTANT_Class_info又引用了一個CONSTANT_Utf8_info ， 而CONSTANT_NameAndType_info又引用了兩個CONSTANT_Utf8_info 。
（11） CONSTANT_InterfaceMethodref_info
常量池中的一個CONSTANT_InterfaceMethodref_info， 可以看做是CONSTANT_InterfaceMethodref數據類型的一個實例。 該數據項表示對一個接口方法的符號引用， 不能是對類中的方法的符號引用。 其中ref三個字母就是reference的簡寫。 在上一小節中介紹了CONSTANT_Methodref_info， 它是對類中的方法的符號引用， 本節中介紹的CONSTANT_InterfaceMethodref和CONSTANT_Methodref_info很相似。既然是符號“引用”， 那么只有在原文件中調用了一個接口中的方法， 常量池中才有和這個被調用方法的相對應的符號引用， 即存在一個CONSTANT_InterfaceMethodref。 如果只是在接口中定義了一個方法， 但是沒調用它， 則不會在常量池中出現和這個方法對應的CONSTANT_InterfaceMethodref 。
和其他類型的常量池數據項一樣， 它的第一個字節也必然是tag， 它的tag值為11 。 也就是說， 當虛擬機訪問到一個常量池中的一項數據， 如果發現這個數據的tag值為11， 就可以確定這個被訪問的數據項是一個CONSTANT_InterfaceMethodref， 并且知道這個數據項表示對一個接口中的方法的符號引用。
tag值下面的兩個字節是一個叫做class_index的索引值， 它指向一個CONSTANT_Class_info數據項， 這個數據項表示被引用的方法所在的接口。 所以說， CONSTANT_Class_info可以作為方法符號引用的一部分。
class_index以下的兩個字節是一個叫做name_and_type_index的索引， 它指向一個CONSTANT_NameAndType_info， 這個CONSTANT_NameAndType_info前面的博客中已經解釋過了， 不明白的朋友可以先看前面的博客：深入理解JVM Class文件格式（三） 。 這個CONSTANT_NameAndType_info描述的是被引用的方法的名稱和描述符。 我們在前面的博客中也提到過， CONSTANT_NameAndType_info可以作為方法符號引用的一部分。
到此， 我們可以知道， CONSTANT_InterfaceMethodref就是對一個接口中的方法的符號引用， 這個符號引用包括兩部分， 一部分是該方法所在的接口， 另一部分是該方法的方法名和描述符。 這就是所謂的 “對接口中的方法的符號引用” 。
下面結合實際代碼來說明， 代碼如下：
public class Plane {IFlyable flyable;void flyToSky(){flyable.fly();} }package com.jg.zhang;public interface IFlyable {void fly(); }在上面的代碼中， 定義一個類Plane， 在這個類中有一個IFlyable接口類型的字段flyable， 然后在Plane的flyToSky方法中調用了IFlyable中的fly方法。 這就是源代碼中對一個接口中的方法的引用方式， 下面我們反編譯Plane， 看看在class文件層面， 對一個接口中的方法的引用是如何描述的。
下面給出反編譯結果， 為了簡潔期間， 省略了一些不相關的內容：
可以看到， flyToSky方法的位置為4的字節碼指令invokeinterface引用了索引為19的常量池數據項， 常量池中索引為19的數據項是一個CONSTANT_InterfaceMethodref_info， 這個CONSTANT_InterfaceMethodref_info又引用了索引為20和22的兩個數據項， 索引為20的數據項是一個CONSTANT_Class_info， 這個CONSTANT_Class_info數據項又引用了索引為21的數據項， 索引為21的數據項是一個CONSTANT_Utf8_info , 他存儲了被引用的方法fly所在的接口的全限定名com/jg/zhang/IFlyable 。 而CONSTANT_InterfaceMethodref_info所引用的索引為22的數據項是一個CONSTANT_NameAndType_info， 它又引用了兩個數據項， 分別為第23項和第8項， 這是兩個CONSTANT_Utf8_info ， 分別存儲了被引用的方法fly的方法名fly， 和該方法的描述符()V 。
下面給出內存布局圖， 這個圖中涉及的東西同樣有點多， 因為CONSTANT_InterfaceMethodref_info引用了CONSTANT_Class_info和CONSTANT_NameAndType_info， CONSTANT_Class_info又引用了一個CONSTANT_Utf8_info ， 而CONSTANT_NameAndType_info又引用了兩個CONSTANT_Utf8_info 。
總結
到此為止， class文件中的常量池部分就已經講解完了。 進行一下總結。對于深入理解Java和JVM ， 理解class文件的格式至關重要， 而在class文件中， 常量池是一項非常重要的信息。 常量池中有11種數據項， 這個11種數據項存儲了各種信息， 包括常量字符串， 類的信息， 方法的符號引用， 字段的符號引用等等。 常量池中的數據項通過索引來訪問， 訪問形式類似于數組。 常量池中的各個數據項之前會通過索引相互引用， class文件的其他地方也會引用常量池中的數據項 ， 如方法的字節碼指令。
在下面的文章中， 會繼續介紹class文件中， 位于常量池以下的其他信息。 這些信息包括：對本類的描述， 對父類的描述， 對實現的接口的描述， 本類中聲明的字段的描述， 本類匯總定義的方法的描述，還有各種屬性。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的深入理解 JVM Class文件格式（五）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 深入理解 JVM Class文件格式（四
- 下一篇： 深入理解 JVM Class文件格式（六