1. 引言

在上两篇理解Class文件(1)：手动解析常量池和[JVM]理解Class文件(2)中，已经对class文件中的大部分内容做了解析，接下来再看下class文件中剩下的最后两个字段：methods和attributes

• ClassFile结构

ClassFile {
    u4 magic; 
    u2 minor_version; 
    u2 major_version; 
    u2 constant_pool_count; 
    cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
    u2 access_flags; 
    u2 this_class; 
    u2 super_class; 
    u2 interfaces_count; 
    u2 interfaces[interfaces_count]; 
    u2 fields_count; 
    field_info fields[fields_count]; 
    u2 methods_count; 
    method_info methods[methods_count]; 
    u2 attributes_count; 
    attribute_info attributes[attributes_count]; 
}

• 示例TestClass文件

将生成的class文件用UltraEdit打开，可以清楚地看到Java编译后生成的字节码，我们要解析的内容也就是这些字节码。

00000000h: CA FE BA BE 00 00 00 33 00 12 0A 00 03 00 0E 07 ; 
00000010h: 00 0F 07 00 10 01 00 04 54 45 53 54 01 00 12 4C ; 
00000020h: 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 53 74 72 69 6E 67 ; 
00000030h: 3B 01 00 0D 43 6F 6E 73 74 61 6E 74 56 61 6C 75 ; 
00000040h: 65 08 00 11 01 00 06 3C 69 6E 69 74 3E 01 00 03 ; 
00000050h: 28 29 56 01 00 04 43 6F 64 65 01 00 0F 4C 69 6E ; 
00000060h: 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65 01 00 0A 53 ;
00000070h: 6F 75 72 63 65 46 69 6C 65 01 00 0E 54 65 73 74 ;
00000080h: 43 6C 61 73 73 2E 6A 61 76 61 0C 00 08 00 09 01 ; 
00000090h: 00 09 54 65 73 74 43 6C 61 73 73 01 00 10 6A 61 ; 
000000a0h: 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 4F 62 6A 65 63 74 01 00 ;  
000000b0h: 0B 74 65 73 74 20 73 74 72 69 6E 67 00 21 00 02 ;  
000000c0h: 00 03 00 00 00 01 00 1A 00 04 00 05 00 01 00 06 ;  
000000d0h: 00 00 00 02 00 07 00 01 00 01 00 08 00 09 00 01 ;  
000000e0h: 00 0A 00 00 00 1D 00 01 00 01 00 00 00 05 2A B7 ; 
000000f0h: 00 01 B1 00 00 00 01 00 0B 00 00 00 06 00 01 00 ; 
00000100h: 00 00 02 00 01 00 0C 00 00 00 02 00 0D          ; 

• TestClass常量池

TestClass常量池

2. methods_count、methods

• ** 2.1 method_info**

method_info { 
    u2 access_flags; 
    u2 name_index; 
    u2 descriptor_index; 
    u2 attributes_count; 
    attribute_info attributes[attributes_count]; 
}

虽然methods字段结构体看起来很简单，但是由于attribute_info中又嵌套了其他属性，导致这部分的解析过程会比想象中要复杂。先附上TestClass的methods解析示例图，然后再来看各个字段代表的含义。

methods字段解析

• ** 2.2 access_flags**

access_flags定义当前方法的访问权限和基本属性的掩码标志，它的取值范围和相应含义如下图：

方法 access_flags标记列表

截止到attribute_name_index这个字段，前面部分都比较简单，对应字段含义如下：

Option	Values	Description
methods_count	0x00 01	方法个数为1
access_flags	0x00 01	ACC_PUBLIC
name_index	0x00 08	对应常量池索引为8的常量，即<init>
descriptor_index	0x00 09	对应常量池索引为9，即()V
attributes_count	0x00 01	属性个数为1
attribute_name_index	0x00 0A	Code

• 2.3 code

接下来，来看第一个表结构Code

Code_attribute { 
    u2 attribute_name_index; 
    u4 attribute_length; 
    u2 max_stack; 
    u2 max_locals; 
    u4 code_length; 
    u1 code[code_length]; 
    u2 exception_table_length; { 
        u2 start_pc; 
        u2 end_pc; 
        u2 handler_pc; 
        u2 catch_type; 
    } exception_table[exception_table_length]; 
    u2 attributes_count; 
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

Option	Values	Description
attribute_name_index	0x00 0A	Code
attribute_length	0x00 00 00 0D	当前属性的长度，不包括开始的6个字节（即不包括attribute_name_index和attribute_length的长度）
max_stack	0x00 01	当前方法的操作数栈在运行执行的任何时间点的最大深度
max_locals	0x00 01	分配在当前方法引用的局部变量表中的局部变量个数
code_length	0x00 00 00 05	当前方法的code[]数组的字节数
code[5]	0x2A B7 00 01 B1	当前方法的Java虚拟机字节码
exception_table_length	0x00 00	给出了exception_table[]数组的成员个数量
attributes_count	0x00 01	Code属性中attributes表的成员个数

• ** Java虚拟机指令集**
  在对code进行解析时，其中有一项code[5] = 2A B7 00 01 B1，这些值代表的是Java虚拟机字节码，分别对这5个指令进行解释。这个指令对应的值，都可以在 Java虚拟机规范（Java SE 7）的第6章 Java虚拟机指令集搜索到。

• 2A对应的指令为aload_0，表示将第0个Slot中为reference类型的本地变量推送到操作数栈顶。我们通过LocalVariableTable来查看slot对应的本地变量，第0个Slot中为reference类型的本地变量就是this

  
  aload

在前面的示例中，使用javap解析出来的结果中没有包含LocalVariableTable字段，需要在使用javac编译java中时，加上-g的参数，生成的class文件中才带有LocalVariableTable的信息。

D:\TestClass>javac -g TestClass.java

D:\TestClass>javap -verbose TestClass
// 省略常量池部分
{
  public TestClass();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 2: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
               0       5     0  this   LTestClass;
}

• B7对应的指令为invokespecial，表示已栈顶的reference类型的数据所指向的对象作为方法的接收者，调用此对象的实例构造方法、private方法或者它的父类方法。invokespecial有一个u2类型的参数说明具体是调用的哪个方法。

  
  invokespecial

• 00 01表示invokespecial的参数，指向的是常量池中索引值为1的常量，即java/lang/Object."<init>":()V

• B1对应的指令为return，表示返回此方法，并且返回值为void。这条指令执行后，当前方法结束。

  
  Ireturn

• 2.4 LineNumberTable_attribute

attribute_info { 
    u2 attribute_name_index; 
    u4 attribute_length; 
    u1 info[attribute_length]; 
}

由于attribute_name_index指向的是常量池中的LineNumberTable，因此，该项attribute为LineNumberTable_attribute

LineNumberTable_attribute { 
    u2 attribute_name_index; 
    u4 attribute_length; 
    u2 line_number_table_length;
    { 
        u2 start_pc; 
        u2 line_number; 
    } line_number_table[line_number_table_length]; 
}

Option	Values	Description
attribute_name_index	0x0B	指向常量池中的第11个常量，LineNumberTable
attribute_length	0x00 06	当前属性的长度，不包括开始的6个字节
line_number_table_length	0x00 01	line_number_table[]数组的成员个数为1
start_pc	0x00 00	code[]数组在该索引处的字符表示源文件中新的行的起点
line_number	0x00 02	line_number项的值必须与源文件的行数相匹配

3. attributes_count、attributes

attribute_info表结构如下：

attribute_info { 
    u2 attribute_name_index; 
    u4 attribute_length; 
    u1 info[attribute_length]; 
}

由于attribute_name_index指向的是常量池中的SourceFile，因此，该项attribute为SourceFile_attribute

SourceFile_attribute { 
    u2 attribute_name_index; 
    u4 attribute_length; 
    u2 sourcefile_index; 
}

Option	Values	Description
attributes_count	0x00 01	属性个数为1
attribute_name_index	0x00 0C	指向常量池中的SourceFile
attribute_length	0x00 00 02	属性长度2
sourcefile_index	0x00 0D	执行常量池中的TestClass.java

attributes字段

4. 参考

• 深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）
• Java虚拟机规范（Java SE 7）.pdf
• javap doesn't show the type of the Collection