《Java虛擬機器原理圖解》1.4 class檔案中的欄位表集合--field欄位在class檔案中是怎樣組織的，虛擬機器連網圖解教程

《Java虛擬機器原理圖解》1.4 class檔案中的欄位表集合--field欄位在class檔案中是怎樣組織的，虛擬機器連網圖解教程
0.前言

         瞭解JVM虛擬機器原理是每一個Java程式員修鍊的必經之路。但是由於JVM虛擬機器中有很多的東西講述的比較寬泛，在當前接觸到的關於JVM虛擬機器原理的教程或者部落格中，絕大部分都是充斥的文字性的描述，很難給人以形象化的認知，看完之後感覺還是稀裡糊塗的。

         感於以上的種種，我打算把我在學習JVM虛擬機器的過程中學到的東西，結合自己的理解，總結成《Java虛擬機器原理圖解》 這個系列，以圖解的形式，將抽象的JVM虛擬機器的知識具體化，希望能夠對想瞭解Java虛擬機器原理的的Java程式員 提供點協助。

讀完本文，你將會學到：

1、類中定義的field欄位是如何在class檔案中組織的

2、不同的資料類型在class檔案中是如何表示的

3、static final類型的field欄位的初始化賦值問題

1.概述

     欄位表集合是指由若干個欄位表（field_info）組成的集合。對於在類中定義的若干個欄位，經過JVM編譯成class檔案後，會將相應的欄位資訊組織到一個叫做欄位表集合的結構中，欄位表集合是一個類數組結構，如所示：

注意：這裡所講的欄位是指在類中定義的靜態或者非靜態變數，而不是在類中的方法內定義的變數。請注意區別。

比如，如果某個類中定義了5個欄位，那麼，JVM在編譯此類的時候，會產生5個欄位表（field_info）資訊,然後將欄位表集合中的欄位計數器的值設定成5，將5個欄位表資訊依次放置到欄位計數器的後面。

2. 欄位表集合在class檔案中的位置

欄位表集合緊跟在class檔案的介面索引集合結構的後面，如所示：

3. Java中的一個Field欄位應該包含那些資訊？------欄位表field_info結構體的定義    

  

    針對上述的欄位表示，JVM虛擬機器規範規定了field_info結構體來描述欄位，其表示資訊如下：

下面我將一一講解FIeld_info的組成元素：訪問標誌（access_flags）、名稱索引（name_index）、描述索引（descriptor_index）、屬性工作表集合

 4. field欄位的訪問標誌

     如所示定義的field_info結構體，field欄位的訪問標誌(access_flags)佔有兩個位元組，它能夠表述的資訊如下所示：

舉例：如果我們在某個類中有定義field域：private static String str;，那麼在訪問標誌上，第15位ACC_PRIVATE和第13位ACC_STATIC標誌位都應該為1。field域str的訪問標誌資訊應該是如下所示：

如所示，str欄位的訪問標誌的值為0x000A，它由兩個修飾符ACC_PRIVATE和ACC_STATIC組成。

根據給定的訪問標誌（access_flags），我們可以通過以下運算來得到這個域有哪些修飾符：

上面列舉的str欄位的訪問標誌的值為000A，那麼分別域上述的標誌符的特徵值取&，結果為1的只有ACC_PRIVATE和ACC_STATIC，所以該欄位的標誌符只有有ACC_PRIVATE和ACC_STATIC。

5. 欄位的資料類型表示和欄位名稱表示

class檔案對資料類型的表示如所示：

field欄位名稱，我們定義了一個形如private static String str的field欄位，其中"str"就是這個欄位的名稱。

class檔案將欄位名稱和field欄位的資料類型表示作為字串儲存在常量池中。在field_info結構體中，緊接著訪問標誌的，就是欄位名稱索引和欄位描述符索引，它們分別佔有兩個位元組，其內部儲存的是指向了常量池中的某個常量池項的索引，對應的常量池項中儲存的字串，分別表示該欄位的名稱和欄位描述符。

6.屬性工作表集合-----靜態field欄位的初始化

在定義field欄位的過程中，我們有時候會很自然地對field欄位直接賦值，如下所示：

public static final int MAX=100;public  int count=0;

對於虛擬機器而言，上述的兩個field欄位賦值的時機是不同的：

•        對於非靜態（即無static修飾）的field欄位的賦值將會出現在執行個體構造方法<init>()中
•        對於靜態field欄位，有兩個選擇：1、在靜態構造方法<cinit>()中進行；2 、使用ConstantValue屬性進行賦值

Sun javac編譯器對於靜態field欄位的初始化賦值策略

目前的Sun javac編譯器的選擇是：如果使用final和static同時修飾一個field欄位，並且這個欄位是基本類型或者String類型的，那麼編譯器在編譯這個欄位的時候，會在對應的field_info結構體中增加一個ConstantValue類型的結構體，在賦值的時候使用這個ConstantValue進行賦值；如果該field欄位並沒有被final修飾，或者不是基本類型或者String類型，那麼將在類構造方法<cinit>()中賦值。

對於上述的public static final init MAX=100;   javac編譯器在編譯此field欄位構建field_info結構體時，除了訪問標誌、名稱索引、描述符索引外，會增加一個ConstantValue類型的屬性工作表。

7.執行個體解析：

定義如下一個簡單的Simple類，然後通過查看Simple.class檔案內容並結合javap -v Simple 產生的常量池內容，分析str field欄位的結構：

package com.louis.jvm;public class Simple {private  transient static final String str ="This is a test";}

註：

1. 欄位計數器中的值為0x0001,表示這個類就定義了一個field欄位
2. 欄位的訪問標誌是0x009A,二進位是00000000 10011010，即第9、12、13、15位標誌位為1，這個欄位的標誌符有：ACC_TRANSIENT、ACC_FINAL、ACC_STATIC、ACC_PRIVATE;

3. 名稱索引中的值為0x0005,指向了常量池中的第5項，為“str”,表明這個field欄位的名稱是str；

4. 描述索引中的值為0x0006,指向了常量池中的第6項，為"Ljava/lang/String;"，表明這個field欄位的資料類型是java.lang.String類型；

5.屬性工作表計數器中的值為0x0001,表明field_info還有一個屬性工作表；

6.屬性工作表名稱索引中的值為0x0007,指向常量池中的第7項，為“ConstantValue”,表明這個屬性工作表的名稱是ConstantValue，即屬性工作表的類型是ConstantValue類型的；

7.屬性長度中的值為0x0002，因為此屬性工作表是ConstantValue類型，它的值固定為2；

8.常量值索引 中的值為0x0008,指向了常量池中的第8項，為CONSTANT_String_info類型的項，表示“This is a test” 的常量。在對此field賦值時，會使用此常量對field賦值。

作者的話

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