常量池种不同的常量项

总结一下最近看的书中的知识点，以后多翻阅，都是很底层的概念

Java虚拟机规范定义了Java字节码的格式和行为，其中包括类文件结构。类文件结构中有一个重要的部分是常量池（Constant Pool），它包含了类文件中使用的所有常量信息。常量池中有多种类型的常量项，每种常量项都有其特定的结构。

先总结一下class文件解析到内存的结构，

go
ClassFile {
    u4 magic;  // 魔数，用于标识文件格式，固定为0xCAFEBABE。
    
    u2 minor_version;  // 类文件的次版本号，与major_version一起决定了该类文件的JVM版本要求。
    u2 major_version;  // 类文件的主版本号。比如52表示Java SE 8，53表示Java SE 9。
    
    u2 constant_pool_count;  // 常量池中的项数加1。实际项数是constant_pool_count - 1。
    cp_info constant_pool[constant_pool_count - 1];  // 常量池数组，存储类文件中用到的各种常量，如类名、方法名、字符串、数字等。
    
    u2 access_flags;  // 类访问标志，用于标识类或接口的访问属性，如public、final、super、interface、abstract等。
    
    u2 this_class;  // 指向constant_pool中的索引，表示当前类的符号引用，通常是一个CONSTANT_Class_info项。
    
    u2 super_class;  // 指向constant_pool中的索引，表示当前类的父类的符号引用。如果当前类是Object类，没有父类，这个值为0。
    
    u2 interfaces_count;  // 实现的接口数。
    u2 interfaces[interfaces_count];  // 实现接口的列表，每个接口都是一个对constant_pool中CONSTANT_Class_info项的索引。
    
    u2 fields_count;  // 字段数量，即类或接口中声明的字段数（不包括从父类继承的字段）。
    field_info fields[fields_count];  // 字段信息的数组，每个field_info项表示一个字段的定义，如字段的名称、类型、修饰符、属性等。
    
    u2 methods_count;  // 方法数量，即类或接口中声明的方法数（不包括从父类继承的方法）。
    method_info methods[methods_count];  // 方法信息的数组，每个method_info项表示一个方法的定义，如方法的名称、描述符、修饰符、属性（包括字节码）等。
    
    u2 attributes_count;  // 类的附加属性数量。
    attribute_info attributes[attributes_count];  // 类文件级别的附加属性数组，比如"SourceFile"、"InnerClasses"、"EnclosingMethod"等。
}

constant_pool_count 是一个无符号的短整型（u2），表示常量池中常量项的数量。常量池的索引是从1开始的，因此 constant_pool_count 的值比常量池中实际的常量项数量多1。如果 constant_pool_count 的值是20，那么常量池中有19个常量项。

常量项的通用结构如下


cp_info {
    u1 tag;
    u1 info[];
}

tag：标识常量项的类型，不同的常量项类型有不同的 tag 值。
info：根据 tag 值的不同，info 数组的内容也会有所不同。

常量池的作用

符号引用：常量池主要用于存储类、接口、字段和方法的符号引用。这些符号引用在类加载过程中会被解析为直接引用。
字面量：常量池还存储了字符串字面量、整数和浮点数常量等。
运行时常量池：在类加载过程中，Java虚拟机会将常量池中的内容加载到方法区中的运行时常量池，供程序运行时使用。

常量池的解析

在类加载的解析阶段，Java虚拟机会将常量池中的符号引用替换为直接引用。这个过程包括：

类或接口的解析：将类或接口的符号引用解析为指向方法区中该类或接口的直接引用。
字段解析：将字段的符号引用解析为指向具体存储位置的直接引用。
方法解析：将方法的符号引用解析为指向方法代码起始位置的直接引用。

以下是17种常量项的详细结构

1. CONSTANT_Class_info

java
CONSTANT_Class_info {
    u1 tag; // 值为7
    u2 name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
}

2. CONSTANT_Fieldref_info

java
CONSTANT_Fieldref_info {
    u1 tag; // 值为9
    u2 class_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引
    u2 name_and_type_index; // 指向常量池中 CONSTANT_NameAndType_info 的索引
}

3. CONSTANT_Methodref_info

java
CONSTANT_Methodref_info {
    u1 tag; // 值为10
    u2 class_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引
    u2 name_and_type_index; // 指向常量池中 CONSTANT_NameAndType_info 的索引
}

4. CONSTANT_InterfaceMethodref_info

java
CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
    u1 tag; // 值为11
    u2 class_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引
    u2 name_and_type_index; // 指向常量池中 CONSTANT_NameAndType_info 的索引
}

5. CONSTANT_String_info

java
CONSTANT_String_info {
    u1 tag; // 值为8
    u2 string_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
}

6. CONSTANT_Integer_info

java
CONSTANT_Integer_info {
    u1 tag; // 值为3
    u4 bytes; // 整数值
}

7. CONSTANT_Float_info

java
CONSTANT_Float_info {
    u1 tag; // 值为4
    u4 bytes; // 浮点数值
}

8. CONSTANT_Long_info

java
CONSTANT_Long_info {
    u1 tag; // 值为5
    u4 high_bytes; // 高32位
    u4 low_bytes; // 低32位
}

9. CONSTANT_Double_info

java
CONSTANT_Double_info {
    u1 tag; // 值为6
    u4 high_bytes; // 高32位
    u4 low_bytes; // 低32位
}

10. CONSTANT_NameAndType_info

java
CONSTANT_NameAndType_info {
    u1 tag; // 值为12
    u2 name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
    u2 descriptor_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
}

11. CONSTANT_Utf8_info

java
CONSTANT_Utf8_info {
    u1 tag; // 值为1
    u2 length; // UTF-8编码的字符串长度
    u1 bytes[length]; // UTF-8编码的字符串
}

12. CONSTANT_MethodHandle_info

java
CONSTANT_MethodHandle_info {
    u1 tag; // 值为15
    u1 reference_kind; // 引用类型，值在1到9之间
    u2 reference_index; // 指向常量池中相应的索引
}

13. CONSTANT_MethodType_info

java
CONSTANT_MethodType_info {
    u1 tag; // 值为16
    u2 descriptor_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
}

14. CONSTANT_Dynamic_info

java
CONSTANT_Dynamic_info {
    u1 tag; // 值为17
    u2 bootstrap_method_attr_index; // 指向BootstrapMethods属性的索引
    u2 name_and_type_index; // 指向常量池中 CONSTANT_NameAndType_info 的索引
}

15. CONSTANT_InvokeDynamic_info

java
CONSTANT_InvokeDynamic_info {
    u1 tag; // 值为18
    u2 bootstrap_method_attr_index; // 指向BootstrapMethods属性的索引
    u2 name_and_type_index; // 指向常量池中 CONSTANT_NameAndType_info 的索引
}

16. CONSTANT_Module_info

java
CONSTANT_Module_info {
    u1 tag; // 值为19
    u2 name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
}

17. CONSTANT_Package_info

java
CONSTANT_Package_info {
    u1 tag; // 值为20
    u2 name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引
}

这些结构定义了常量池中每个常量项的格式，使得Java虚拟机能够正确解析和使用这些常量。每个常量项都有一个唯一的 tag 值，用于标识其类型，并跟随相应的数据结构。

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