Java虚拟机原理图解 2.3、常量池详解(下)

  1. package com.louis.jvm;  
  2.   
  3. public class Person {  
  4.   
  5.     private String name;  
  6.     private int age;  
  7.       
  8.     public String getName() {  
  9.         return name;  
  10.     }  
  11.       
  12.     public void setName(String name) {  
  13.         this.name = name;  
  14.     }  
  15.     public int getAge() {  
  16.         return age;  
  17.     }  
  18.       
  19.     public void setAge(int age) {  
  20.         this.age = age;  
  21.     }  
  22. }  

 

在上面定义的类中,我们在Person类中的一系列方法里,多次引用到namefield字段 和agefield字段,对于JVM编译器而言,nameage只是一个符号而已,并且它在由于它可能会在此类中重复出现多次,所以JVM把它当作常量来看待,将nameagefield字段常量的形式保存到常量池中。


 

将它name和age封装成 CONSTANT_Fieldref_info 常量池项,放到常量池中,在类中引用到它的地方,直接放置一个指向field字段所在常量池的索引。

上面的Person类,使用javap -v Person指令,查看class文件的信息,你会看到,在Person类中引用到age和namefield字段的地方,都是指向了常量池中age和namefield字段对应的常量池项中。表示field字段的常量池项叫做CONSTANT_Fieldref_info。

 

怎样描述某一个field字段的引用?


 

 

 

 

    实例解析: 现在,让我们来看一下Person类中定义的namefield字段在常量池中的表示。通过使用javap -v Person会查看到如下的常量池信息:

 

 

   请读者看上图中namefield字段的数据类型,它在#6个常量池项,以UTF-8编码格式的字符串“Ljava/lang/String;” 表示,这表示着这个field 字段是java.lang.String 类型的。关于field字段的数据类型,class文件中存储的方式和我们在源码中声明的有些不一样。请看下图的对应关系:


请注意!!!

    如果我们在类中定义了field 字段,但是没有在类况很少。)

只有在类中的其他地方引用到了,才会将他放到常量池中


CONSTANT_Methodref_info, CONSTANT_Name_Type_info)

      1.举例:

             还是以Person类为例。在Person类中,我们定义了setName(String name)、getName()、setAge(int age)、getAge()这些方法:  

  1. package com.louis.jvm;  
  2.   
  3. public class Person {  
  4.   
  5.     private String name;  
  6.     private int age;  
  7.       
  8.     public String getName() {  
  9.         return name;  
  10.     }  
  11.       
  12.     public void setName(String name) {  
  13.         this.name = name;  
  14.     }  
  15.     public int getAge() {  
  16.         return age;  
  17.     }  
  18.       
  19.     public void setAge(int age) {  
  20.         this.age = age;  
  21.     }  
  22.       
  23. }  


 虽然我们定义了方法,但是这些方法没有在类总的其他地方被用到(即没有在类中其他的方法中引用到),所以它们的方法引用信息并不会放到常量中。

现在我们在类中加一个方法 getInfo() ,调用了getName()getAge() 方法:

  1. public String getInfo()  
  2. {  
  3.       
  4.     return getName()+"\t"+getAge();  
  5. }  

这时候JVM编译器会将getName()getAge()方法的引用信息包装成CONSTANT_Methodref_info结构体放入到常量池之中。


   这里的方法调用的方式牵涉到Java非常重要的一个术语和机制,叫动态绑定。这个动态绑定问题以后在单独谈谈。

 

2.  怎样表示一个方法引用?

请看下图:

 



3.  方法描述符的组成



4.  getName() 方法引用在常量池中的表示



CONSTANT_InterfaceMethodref_info, CONSTANT_Name_Type_info)

当我们在某个类中使用到了某个接口中的方法,JVM会将用到的接口中的方法信息方知道这个类的常量池中。

比如我们定义了一个Worker接口,和一个Boss类,在Boss类中调用了Worker接口中的方法,这时候在Boss类的常量池中会有Worker接口的方法的引用表示。

  1. package com.louis.jvm;  
  2.   
  3. /** 
  4.  * Worker 接口类 
  5.  * @author luan louis 
  6.  */  
  7. public interface Worker{  
  8.       
  9.     public void work();  
  10.   
  11. }  
  1. package com.louis.jvm;  
  2.   
  3. /** 
  4.  * Boss 类,makeMoney()方法 调用Worker 接口的work 
  5.  * @author louluan 
  6.  */  
  7. public class Boss {  
  8.       
  9.     public void makeMoney(Worker worker)  
  10.     {  
  11.         worker.work();  
  12.     }  
  13.   
  14. }  

我们对Boss.class 执行javap -v  Boss ,然后会看到如下信息:



如上图所示,在Boss 类的makeMoney() 方法中调用了Worker接口的work() 方法,机器指令是通过invokeinterface 指令完成的,invokeinterface 指令后面的操作数,是指向了Boss 常量池中Worker接口的work() 方法描述,表示的意思就是:“我要调用Worker接口的work()方法”。

Worker接口的work() 方法引用信息,JVM会使用CONSTANT_InterfaceMethodref_info结构体来描述,CONSTANT_InterfaceMethodref_info定义如下:


   CONSTANT_InterfaceMethodref_info结构体和上面介绍的CONSTANT_Methodref_info 结构体很基本上相同,它们的不同点只有:

   1.CONSTANT_InterfaceMethodref_info 的tag 值为11,而CONSTANT_Methodref_info 的tag值为10;

   2. CONSTANT_InterfaceMethodref_info 描述的是接口中定义的方法,而CONSTANT_Methodref_info 描述的是实例类中的方法;

  

小试牛刀

关于方法的描述,完全相同CONSTANT_InterfaceMethodref_info和上述的CONSTANT_Methodref_info 结构体完全一致,这里就不单独为CONSTANT_InterfaceMethodref_info绘制结构图了,请读者依照CONSTANT_Methodref_info的描述,结合本例子关于Worker接口和Boss 类的关系,使用javap -v Boss,查看常量池信息,然后根据常量池信息,自己动手绘制work() 方法在常量池中的结构。

 

 

       如果你从我的《常量池详解》NO1节看到了NO11节,那么恭喜你,你已经学会了几乎所有的常量池项!只要你掌握了上述的常量池项,你就可以读懂你平常所见到的任何一个class文件的常量池了。

       至于NO12所列出来的三项:CONSTANT_MethodType_info,CONSTANT_MethodHandle_info,CONSTANT_InvokeDynamic_info,我想对你说,暂时先不管它吧。

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