第三章 類文件結構與javap的使用，第三章結構javap
注：本文主要參考自《深入理解java虛擬機（第二版）》
1、javap的使用與類文件結構
使用過程：
java源代碼：
![]()
1 package compile;
2 /**
3 * class字節碼
4 */
5 public class TestClass {
6 private int m;
7
8 public int inc() {
9 return m + 1;
10 }
11 }
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在硬盤上找到java源文件所在目錄（eg.E:\Java\workspaceOfMyBatis3\baseUtil\src\compile）
打開命令窗口，執行"javac -g TestClass.java"生成TestClass.class字節碼文件，然後使用"javap -c TestClass > TCC.txt"將字節碼文件的處理結果輸出到TCC.txt中。
打開TCC.txt，如下：
![]()
Compiled from "TestClass.java"
public class compile.TestClass extends java.lang.Object{
public compile.TestClass();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public int inc();
Code:
0: aload_0
1: getfield #2; //Field m:I
4: iconst_1
5: iadd
6: ireturn
}
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說明：
- javac -g TestClass.java
- -g：生成所有的調試信息，包括局部變量名和行號信息。
- javap -c TestClass > TCC.txt，對於javap常用的參數：
- -c：輸出字節碼Code
- -l(小寫L)：輸出Code、LineNumberTable與LocalVariableTable
- -s：輸出方法簽名（方法的接收參數列表和返回值）
- -verbose：包含-c、-l以及輸出class文件的編譯版本，常量池，Stack, Locals, Args_size
- 對於javap而言，常用的就是-c或-verbose
這裡列出使用"javap -verbose TestClass > TCV.txt的結果：
![]()
Compiled from "TestClass.java"
public class compile.TestClass extends java.lang.Object
SourceFile: "TestClass.java" /* 源文件名稱 */
minor version: 0 /* 次版本號 */
major version: 50 /* 主版本號，50-->jdk6 */
Constant pool: /* 常量池：存放所有的方法名、field名、方法簽名（方法參數+返回值）、類型名、class文件中的常量值 */
const #1 = Method #4.#18; // java/lang/Object."<init>":()V
const #2 = Field #3.#19; // compile/TestClass.m:I
const #3 = class #20; // compile/TestClass
const #4 = class #21; // java/lang/Object
const #5 = Asciz m; /*field名*/
const #6 = Asciz I; /*類型名*/
const #7 = Asciz <init>; /*方法名（構造器）*/
const #8 = Asciz ()V; /*方法簽名（方法參數+返回值）*/
const #9 = Asciz Code;
const #10 = Asciz LineNumberTable; /*class文件中的常量值:Java源碼的行號與字節碼指令對應關系*/
const #11 = Asciz LocalVariableTable; /*class文件中的常量值:局部變量表*/
const #12 = Asciz this;
const #13 = Asciz Lcompile/TestClass;; /*當前類的類型"Lxxx;"表示xxx引用類型*/
const #14 = Asciz inc; /*方法名*/
const #15 = Asciz ()I; /*方法簽名（方法參數+返回值）*/
const #16 = Asciz SourceFile; /*class文件中的常量值:源文件名稱*/
const #17 = Asciz TestClass.java; /*class文件中的常量值:源文件名稱*/
const #18 = NameAndType #7:#8;// "<init>":()V
const #19 = NameAndType #5:#6;// m:I
const #20 = Asciz compile/TestClass; /*類型名*/
const #21 = Asciz java/lang/Object; /*類型名*/
{
public compile.TestClass();
Code: /* 方法字節碼 */
/* Stack:操作數棧的深度（這個值就是類加載階段為操作數棧分配的深度）
* Locals:局部變量的分配空間（單位是slot，不是個數），對於double和long這兩個64bit的，需要兩個slot，對於其他<=32bit的，只需要一個slot
* Args_size:方法參數的個數，包括方法參數、this（this只針對實例方法，static方法不會自動添加this）
*/
Stack=1, Locals=1, Args_size=1
0: aload_0 /*將第0個Slot中的引用類型的本地變量推到操作數棧頂，這裡就是LocalVariableTable的this*/
1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V /* invokespecial #1：調用#1常量代表的方法，這裡就是super(),當前棧頂的元素作為該方法#1的接收者 */
4: return /*返回該方法，該方法的返回值為Void，執行了return指令，方法結束*/
LineNumberTable: /* Java源碼的行號與字節碼指令對應關系 */
line 5: 0
LocalVariableTable: /* 局部變量表 */
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcompile/TestClass;
public int inc();
Code:
Stack=2, Locals=1, Args_size=1
0: aload_0 /*將第0個Slot中的引用類型的本地變量推到操作數棧頂，這裡就是LocalVariableTable的this*/
1: getfield #2; //Field m:I /*getfield #2:獲取常量表中定義的#2實例（即實例m）,然後將m推到操作數棧頂*/
4: iconst_1 /*向棧頂壓入一個int常量1*/
5: iadd /*將棧頂的兩個元素相加（這裡是1和m），然後將結果壓入棧頂*/
6: ireturn /*從當前方法返回棧頂的int型數值結果*/
LineNumberTable:
line 9: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 7 0 this Lcompile/TestClass;
}
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說明：
- 上述文件中/*xxx*/這樣的注釋是我添加的，//這樣的注釋是javap自己生成的
- 需要知道的是，上述的文件並非是生成的*.class文件，*.class文件的內容是一串接近於機器碼的十六進制字符，開頭是一個魔數"0xCAFEBABE"，該魔數是確定一個文件是否是class文件的標准。之後就是class編譯版本（minor version，major version），然後下邊的順序與TCV.txt的順序一樣了。
- 在TCV.txt文件中，多了一個無參構造器方法，該無參構造器調用的是TestClass的父類Object的無參構造器（即執行了super()方法），這個無參構造器是在javac變異的第三步"語義分析"的時候添加的，具體的查看第二章 Javac編譯原理
注意：
- 常量池的存放內容
- 存放所有的方法名
- field名
- 方法簽名（方法參數+返回值）
- 類型名
- class文件中的常量值
- 常量池的前四部分可以稱作是符號引用（即只有一些名稱，但沒有實際的地址，在運行期進行類的加載過後，會為這些東西分配實際的內存，到時候符號引用就會轉化為直接引用，就能被JVM用了）
- 常量池的組成：符號引用、常量（這個常量包含我們代碼中定義的常量，eg、字符串常量，也包括class文件中的常量，eg.SourceFile）。
- 主版本號的對應（eg.50對應jdk6，51對應jdk7），查看《深入理解java虛擬機（第二版）》P167
- Stack：操作數棧的深度（這個值就是類加載階段為操作數棧分配的深度）
- Locals：局部變量的分配空間（單位是slot，不是個數），對於double和long這兩個64bit的，需要兩個slot，對於其他<=32bit的，只需要一個slot
- Args_size：方法參數的個數，包括方法參數、this（this只針對實例方法，static方法不會自動添加this）
- inc()方法：我詳細注釋了該方法的執行過程，這也就是JVM執行一個方法的基本流程（基於棧）
提醒：
- Code部分是我們主要關注的部分，這一部分中關鍵的部分就是每一條字節碼指令的意義是什麼。具體的可以查看《深入分析Java Web技術內幕（修訂版）》P124-P135
總結：
- 掌握類文件結構，有利於我們理解類加載機制，而了解了類加載機制，最直接的好處，就是我們可以自己編寫類加載工具，例如，smarty框架就是自己編寫了一個類加載器
- 讀懂執行javap之後的字節碼指令有利於我們理解java代碼的執行流程，對我們定位問題也有一定的好處（雖然我在開發中還沒有用這種方式定位過問題）
