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Java虚拟机原理图解 2.3、常量池详解（下）

2024-08-01 15:40:42   220人阅读

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  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，name和age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name和age以field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：  

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  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()和getAge() 方法：

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

这时候JVM编译器会将getName()和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。

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  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. }  
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  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。

Java虚拟机原理图解 2.3、常量池详解（下）


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