深入理解Java Class文件格式（二）

浏览数：18 / 时间：2015年06月08日

在上一篇文章深入理解Java Class文件格式（一）中，介绍了class文件在整个java体系结构中的位置和作用，并对class文件的整体格式做了说明，介绍了其中的魔数和版本号的相关内容，并对常量池做了概述。在本文章，继续介绍class文件中的其他内容。

class文件中的特殊字符串

首先说明一下，所谓的特殊字符串出现在class文件中的常量池中，所以在上一篇博客中，只是对常量池介绍了一个大概。本着循序渐进和减少跨度的原则，首先把class文件中的特殊字符串做一个详细的介绍，然后再回过头来继续讲解常量池。

在上文中，我们提到特殊字符串是常量池中符号引用的一部分，至于符号引用的概念，会在以后提到。现在我们将重点放在特殊字符串上。特殊字符串包括三种：类的全限定名，字段的描述符，方法的描述符。下面我们就分别介绍这三种特殊字符串。

（1）类的全限定名

在常量池中，一个类型的名字并不是我们在源文件中看到的那样，也不是我们在源文件中使用的包名加类名的形式。源文件中的全限定名和class文件中的全限定名不是相同的概念。源文件中的全新定名是包名加类名，包名的各个部分之间，包名和类名之间，使用点号分割。如Object类，在源文件中的全限定名是java.lang.Object 。而class文件中的全限定名是将点号替换成“/” 。例如， Object类在class文件中的全限定名是 java/lang/Object 。如果读者之前没有接触过class文件格式，是class文件格式的初学者，在这里不必知道全限定名在class文件中是如何使用的，只需要知道，源文件中一个类的名字，在class文件中是用全限定名表述的。

（2）描述符

我们知道在一个类中可以有若干字段和方法，这些字段和方法在源文件中如何表述，我们再熟悉不过了。既然现在我们要学习class文件格式，那么我们就要问，一个字段或一个方法在class文件中是如何表述的？在本文中，我们会讨论方法和字段在class文件中的描述。方法和字段的描述符并不会把方法和字段的所有信息全都描述出来，毕竟描述符只是一个简单的字符串。

在讲解描述符之前，要先说明一个问题，那就是所有的类型在描述符中都有对应的字符或字符串来对应。比如，每种基本数据类型都有一个大写字母做对应， void也有一个大写字符做对应。下表是void和基本数据类型在描述符中的对应。

基本数据类型和void类型	类型的对应字符
byte	B
char	C
double	D
float	F
int	I
long	J
short	S
boolean	Z
void	V

基本上都是以类型的首字符变成大写来对应的，其中long和boolean是特例， long类型在描述符中的对应字符是J， boolean类型在描述符中的对应字符是Z 。

基本类型和void在描述符中都有一个大写字符和他们对应，那么引用类型（类和接口，枚举）在描述符中是如何对应的呢？引用类型的对应字符串（注意，引用类型在描述符中使用一个字符串做对应），这个字符串的格式是：

 “L” + 类型的全限定名 + “;”

注意，这三个部分之间没有空格，是紧密排列的。如Object在描述符中的对应字符串是： Ljava/lang/Object; ； ArrayList在描述符中的对应字符串是： Ljava/lang/ArrayList; ；自定义类型com.example.Person在描述符中的对应字符串是： Lcom/example/Person; 。

我们知道，在Java语言中数组也是一种类型，一个数组的元素类型和他的维度决定了他的类型。比如，在 int[] a 声明中，变量a的类型是int[] ，在 int[][] b 声明中，变量b的类型是int[][] , 在 Object[] c 声明中，变量c的类型是Object[] 。既然数组是类型，那么在描述符中，也应该有数组类型的对应字符串。在class文件的描述符中，数组的类型中每个维度都用一个 [ 代表，数组类型整个类型的对应字符串的格式如下：

若干个“[”  +  数组中元素类型的对应字符串

下面举例来说名。 int[]类型的对应字符串是： [I 。 int[][]类型的对应字符串是： [[I 。 Object[]类型的对应字符串是： [Ljava/lang/Object; 。 Object[][][]类型的对应字符串是： [[[Ljava/lang/Object; 。

介绍完每种类型在描述符中的对应字符串，下面就开始讲解字段和方法的描述符。

字段的描述符就是字段的类型所对应的字符或字符串。如： int i 中，字段i的描述符就是 I 。 Object o中，字段o的描述符就是 Ljava/lang/Object; 。 double[][] d中，字段d的描述符就是 [[D 。

方法的描述符比较复杂，包括所有参数的类型列表和方法返回值。它的格式是这样的：

   (参数1类型 参数2类型 参数3类型 ...)返回值类型

其中，不管是参数的类型还是返回值类型，都是使用对应字符和对应字符串来表示的，并且参数列表使用小括号括起来，并且各个参数类型之间没有空格，参数列表和返回值类型之间也没有空格。

下面举例说明（此表格来源于《深入Java虚拟机》）。

方法描述符	方法声明
()I	int getSize()
()Ljava/lang/String;	String toString()
([Ljava/lang/String;)V	void main(String[] args)
()V	void wait()
(JI)V	void wait(long timeout, int nanos)
(ZILjava/lang/String;II)Z	boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toOffset, String other, int ooffset, int len)
([BII)I	int read(byte[] b, int off, int len )
()[[Ljava/lang/Object;	Object[][] getObjectArray()

总结

到此为止，关于特殊字符串就讲解完了。最后做一下总结：

class文件中的特殊字符串包括类（包括接口，枚举）的全限定名，字段的描述符和方法的描述符。其中类的全限定名比较简单易于理解，字段和方法的描述符由于涉及到每种类型的映射，可能稍显复杂。要理解描述符，主要是要熟记每种类型（包括8种基本数据类型，类类型，数组类型和void）在描述符中所对应的描述字符或字符串。

还有一点需要注意，就是方法和字段的描述符中，不包括字段名和方法名，字段描述符中只包括字段类型，方法描述符中只包括参数列表和返回值类型。

本文只是介绍class中的特殊字符串，关于在class文件中如何使用这些字符串，将会在下一篇博客中讲解，敬请关注。

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