属性表和预定义属性

上节我们分析了class类文件结构并分析了class文件常量池和17种不同的常量项，接下来再回到这个结构

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。
}

这里面有三个字段和其他的不同

go
...
    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。
...
    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。
...
    attribute_info attributes[attributes_count];  // 类文件级别的附加属性数组，比如"SourceFile"、"InnerClasses"、"EnclosingMethod"等。

分别是方法表，字段表和属性表，显而易见，描述的分别是类的方法，字段和属性，Java虚拟机规范给出了对应的结构首先是字段结构

go
Field_info {
    u2 access_flags;         // 字段的访问标志
    u2 name_index;           // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示字段名称
    u2 descriptor_index;     // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示字段描述符
    u2 attributes_count;     // 字段属性的数量
    attribute_info attributes[attributes_count]; // 字段属性表
}

access_flags：字段的访问标志，如 public、private、static 等。
name_index：指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示字段的名称。
descriptor_index：指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示字段的描述符（如 I 表示 int，Ljava/lang/String; 表示 String）。
attributes_count：字段属性的数量。
attributes：字段属性表，包含字段的其他属性信息，如 ConstantValue 属性（用于表示静态常量的初始值）。

我们可以看到字段也是有属性表的

接下来是方法结构

go
Method_info {
    u2 access_flags;         // 方法的访问标志
    u2 name_index;           // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示方法名称
    u2 descriptor_index;     // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示方法描述符
    u2 attributes_count;     // 方法属性的数量
    attribute_info attributes[attributes_count]; // 方法属性表
}

access_flags：方法的访问标志，如 public、private、static 等。
name_index：指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示方法的名称。
descriptor_index：指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示方法的描述符（如 (I)V 表示参数为 int，返回值为 void 的方法）。
attributes_count：方法属性的数量。
attributes：方法属性表，包含方法的其他属性信息，如 Code 属性（用于表示方法的字节码指令）、Exceptions 属性（用于表示方法声明抛出的异常）等。

方法也是有属性表的，接下来我们来看一下属性表中属性的结构是怎样的

go
attribute_info {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u1 info[attribute_length]; // 属性的具体内容
}

attribute_name_index：指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性的名称。
attribute_length：属性的长度，不包括前6个字节。
info：属性的具体内容，根据属性的不同，内容也会有所不同。例如，Code 属性的内容包含方法的字节码指令、异常表等。

可以看到这个info是灵活的，所以每种属性都会有自己的结构，也就是属性内容，JVM预定义了一些属性，这些属性有描述class文件的也有描述方法和字段的，其中有只能class用的或者只有方法或者字段能用的属性，也有字段和方法类都能用的属性，接下来总结一下这些属性和他们的结构还有作用

1. Code

用途：用于描述方法的字节码指令、异常表、局部变量表等信息。

结构：

java
Code_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 max_stack;            // 操作数栈的最大深度
    u2 max_locals;           // 局部变量表的最大容量
    u4 code_length;          // 字节码指令的长度
    u1 code[code_length];    // 字节码指令序列
    u2 exception_table_length; // 异常表的长度
    {   u2 start_pc;         // 异常处理器覆盖的起始字节码偏移量
        u2 end_pc;           // 异常处理器覆盖的结束字节码偏移量
        u2 handler_pc;       // 异常处理器的起始字节码偏移量
        u2 catch_type;       // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示捕获的异常类型
    } exception_table[exception_table_length];
    u2 attributes_count;     // 附加属性的数量
    attribute_info attributes[attributes_count]; // 附加属性表
}

code属性是接触的最多的属性了，面试的时候也会问异常表的事情，现在更清楚一点了，在方法信息里有个属性表，所有方法都有一个code属性，Code属性还有个异常表，包含了程序的异常处理信息，Code属性还有个Code字段，包含字节码序列

这里为什么还有一个附加属性表呢？Code本身就是一个属性，附加属性表是为了扩展Code属性的信息，比如有一个LineNumberTable:属性，这个附加属性表将字节码指令与源代码中的行号关联起来。当发生异常或使用调试器时，可以通过这个表找到出错的源代码行。还有其他的一些属性，如LocalVariableTable等也是用来扩展Code属性信息的属性

2. ConstantValue

用途：用于表示静态常量的初始值。

结构：

java
ConstantValue_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 constantvalue_index;  // 指向常量池中常量值的索引
}

3. Exceptions

用途：用于表示方法声明抛出的异常。

结构：

java
Exceptions_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 number_of_exceptions; // 声明抛出的异常数量
    u2 exception_index_table[number_of_exceptions]; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示异常类型
}

4. InnerClasses

用途：用于描述内部类信息。

结构：

java
InnerClasses_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 number_of_classes;    // 内部类数量
    {   u2 inner_class_info_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示内部类
        u2 outer_class_info_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示外部类
        u2 inner_name_index;       // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示内部类名称
        u2 inner_class_access_flags; // 内部类的访问标志
    } classes[number_of_classes];
}

举个例子，假如有以下类

java
public class OuterClass {
    private String outerField = "Outer";

    // 内部类
    public class InnerClass {
        public void innerMethod() {
            System.out.println("Inner method, accessing: " + outerField);
        }
    }
}

当我们编译这个Java文件时，编译器会生成两个类文件：OuterClass.class 和 OuterClass$InnerClass.class。在OuterClass.class文件中，会有一个InnerClasses属性来描述这个内部类。

假设这个类文件的常量池中包含以下常量（这里只列出相关部分）：

常量池索引 #1: CONSTANT_Class_info 对应 OuterClass

常量池索引 #2: CONSTANT_Class_info 对应 OuterClass$InnerClass

常量池索引 #3: CONSTANT_Utf8_info 对应 InnerClass

InnerClasses属性可能会看起来像这样：

go
InnerClasses_attribute {
    u2 attribute_name_index: #4   // 常量池索引 #4 指向常量池中的 "InnerClasses" 字符串
    u4 attribute_length: 10       // 属性长度，不包括前6个字节
    u2 number_of_classes: 1       // 表示有一个内部类
    classes[1] {
        u2 inner_class_info_index: #2   // 指向常量池索引 #2, 对应 `OuterClass$InnerClass`
        u2 outer_class_info_index: #1   // 指向常量池索引 #1, 对应 `OuterClass`
        u2 inner_name_index: #3         // 指向常量池索引 #3, 对应 `InnerClass` 名称
        u2 inner_class_access_flags: 0x0001  // 表示 `public` 访问权限
    }
}

5. EnclosingMethod

用途：用于描述局部类或匿名类所在的 enclosing 方法。

结构：

java
EnclosingMethod_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 class_index;          // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示 enclosing 类
    u2 method_index;         // 指向常量池中 CONSTANT_NameAndType_info 的索引，表示 enclosing 方法
}

这个我们也举个例子，假如有以下类

java
public class OuterClass {
    public void someMethod() {
        class LocalClass {
            void localMethod() {
                System.out.println("This is a local class");
            }
        }
    }
}

在这个例子中，LocalClass是在someMethod()方法内部定义的。编译器生成的LocalClass.class文件会包含一个EnclosingMethod属性。

假设常量池中包含以下相关常量：

常量池索引 #1: CONSTANT_Class_info 对应 OuterClass
常量池索引 #2: CONSTANT_NameAndType_info 对应 someMethod()V（表示someMethod方法的名称和描述符）

那么LocalClass.class文件中的EnclosingMethod属性可能如下：

go
EnclosingMethod_attribute {
    u2 attribute_name_index: #3    // 常量池索引 #3, 指向 "EnclosingMethod" 字符串
    u4 attribute_length: 4         // 属性长度，固定为4
    u2 class_index: #1             // 指向常量池索引 #1, 对应 `OuterClass`
    u2 method_index: #2            // 指向常量池索引 #2, 对应 `someMethod()V`
}

6. Synthetic

用途：用于标记编译器生成的类成员（如桥方法）。

结构：

java
Synthetic_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
}

这个属性用来描述一些由编译器生成的类或者方法，如桥接方法，桥接方法是编译器为了完成某些操作生成的，如泛型的类型擦除，编译器会生成一个类型擦除后的方法

7. Signature

用途：用于表示泛型类型信息。

结构：

java
Signature_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 signature_index;      // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示签名
}

8. SourceFile

用途：用于表示源文件的名称。

结构：

java
SourceFile_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 sourcefile_index;     // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示源文件名称
}

9. LineNumberTable

用途：用于调试，表示字节码指令与源代码行号的对应关系。

结构：

java
LineNumberTable_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 line_number_table_length; // 行号表的长度
    {   u2 start_pc;         // 字节码偏移量
        u2 line_number;      // 源代码行号
    } line_number_table[line_number_table_length];
}

这就是刚刚提到的Code属性的附加属性之一

10. LocalVariableTable

用途：用于调试，表示局部变量表的信息。

结构：

java
LocalVariableTable_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 local_variable_table_length; // 局部变量表的长度
    {   u2 start_pc;         // 字节码偏移量
        u2 length;           // 局部变量的作用范围长度
        u2 name_index;       // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示局部变量名称
        u2 descriptor_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示局部变量描述符
        u2 index;            // 局部变量在局部变量表中的索引
    } local_variable_table[local_variable_table_length];
}

这也是Code的附加属性

11. LocalVariableTypeTable

用途：用于调试，表示局部变量表的泛型类型信息。

结构：

java
LocalVariableTypeTable_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 local_variable_type_table_length; // 局部变量类型表的长度
    {   u2 start_pc;         // 字节码偏移量
        u2 length;           // 局部变量的作用范围长度
        u2 name_index;       // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示局部变量名称
        u2 signature_index;  // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示局部变量签名
        u2 index;            // 局部变量在局部变量表中的索引
    } local_variable_type_table[local_variable_type_table_length];
}

12. Deprecated

用途：用于标记类、字段或方法已过时。

结构：

java
Deprecated_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
}

13. RuntimeVisibleAnnotations

用途：用于表示运行时可见的注解。

结构：

java
RuntimeVisibleAnnotations_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 num_annotations;      // 注解数量
    annotation annotations[num_annotations]; // 注解表
}

14. RuntimeInvisibleAnnotations

用途：用于表示运行时不可见的注解。

结构：

java
RuntimeInvisibleAnnotations_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 num_annotations;      // 注解数量
    annotation annotations[num_annotations]; // 注解表
}

15. RuntimeVisibleParameterAnnotations

用途：用于表示方法参数的运行时可见注解。

结构：

java
RuntimeVisibleParameterAnnotations_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u1 num_parameters;       // 参数数量
    {   u2 num_annotations;  // 每个参数的注解数量
        annotation annotations[num_annotations]; // 每个参数的注解表
    } parameter_annotations[num_parameters];
}

16. RuntimeInvisibleParameterAnnotations

用途：用于表示方法参数的运行时不可见注解。

结构：

java
RuntimeInvisibleParameterAnnotations_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u1 num_parameters;       // 参数数量
    {   u2 num_annotations;  // 每个参数的注解数量
        annotation annotations[num_annotations]; // 每个参数的注解表
    } parameter_annotations[num_parameters];
}

17. AnnotationDefault

用途：用于表示注解元素的默认值。

结构：

java
AnnotationDefault_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    element_value default_value; // 注解元素的默认值
}

18. BootstrapMethods

用途：用于表示 invokedynamic 指令的引导方法。

结构：

java
BootstrapMethods_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 num_bootstrap_methods; // 引导方法数量
    {   u2 bootstrap_method_ref; // 指向常量池中 CONSTANT_MethodHandle_info 的索引，表示引导方法
        u2 num_bootstrap_arguments; // 引导方法参数数量
        u2 bootstrap_arguments[num_bootstrap_arguments]; // 引导方法参数表
    } bootstrap_methods[num_bootstrap_methods];
}

19. MethodParameters

用途：用于表示方法参数的信息。

结构：

java
MethodParameters_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u1 parameters_count;     // 参数数量
    {   u2 name_index;       // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示参数名称
        u2 access_flags;     // 参数的访问标志
    } parameters[parameters_count];
}

20. Module

用途：用于表示模块信息。

结构：

java
Module_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 module_name_index;    // 指向常量池中 CONSTANT_Module_info 的索引，表示模块名称
    u2 module_flags;         // 模块的访问标志
    u2 module_version_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示模块版本
    u2 requires_count;       // 依赖模块数量
    {   u2 requires_index;   // 指向常量池中 CONSTANT_Module_info 的索引，表示依赖模块
        u2 requires_flags;   // 依赖模块的访问标志
        u2 requires_version_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示依赖模块版本
    } requires[requires_count];
    u2 exports_count;        // 导出包数量
    {   u2 exports_index;    // 指向常量池中 CONSTANT_Package_info 的索引，表示导出包
        u2 exports_flags;    // 导出包的访问标志
        u2 exports_to_count; // 导出包的目标模块数量
        u2 exports_to_index[exports_to_count]; // 指向常量池中 CONSTANT_Module_info 的索引，表示导出包的目标模块
    } exports[exports_count];
    u2 opens_count;          // 开放包数量
    {   u2 opens_index;      // 指向常量池中 CONSTANT_Package_info 的索引，表示开放包
        u2 opens_flags;      // 开放包的访问标志
        u2 opens_to_count;   // 开放包的目标模块数量
        u2 opens_to_index[opens_to_count]; // 指向常量池中 CONSTANT_Module_info 的索引，表示开放包的目标模块
    } opens[opens_count];
    u2 uses_count;           // 使用的服务数量
    u2 uses_index[uses_count]; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示使用的服务
    u2 provides_count;       // 提供的服务数量
    {   u2 provides_index;   // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示提供的服务
        u2 provides_with_count; // 提供的服务实现数量
        u2 provides_with_index[provides_with_count]; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示提供的服务实现
    } provides[provides_count];
}

21. ModulePackages

用途：用于表示模块中的包信息。

结构：

java
ModulePackages_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 package_count;        // 包数量
    u2 package_index[package_count]; // 指向常量池中 CONSTANT_Package_info 的索引，表示包
}

22. ModuleMainClass

用途：用于表示模块的主类。

结构：

java
ModuleMainClass_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 main_class_index;     // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示主类
}

23. NestHost

用途：用于表示嵌套类的宿主类。

结构：

java
NestHost_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 host_class_index;     // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示宿主类
}

24. NestMembers

用途：用于表示嵌套类的成员类。

结构：

java
NestMembers_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 number_of_classes;    // 成员类数量
    u2 classes[number_of_classes]; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示成员类
}

25. Record

用途：用于表示记录类（Record Class）的信息。

结构：

java
Record_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 components_count;     // 组件数量
    {   u2 name_index;       // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示组件名称
        u2 descriptor_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示组件描述符
        u2 attributes_count; // 组件属性数量
        attribute_info attributes[attributes_count]; // 组件属性表
    } components[components_count];
}

这个属性用来支持Java16的记录类

26. PermittedSubclasses

用途：用于表示允许的子类。

结构：

java
PermittedSubclasses_attribute {
    u2 attribute_name_index; // 指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info 的索引，表示属性名称
    u4 attribute_length;     // 属性的长度，不包括前6个字节
    u2 number_of_classes;    // 允许的子类数量
    u2 classes[number_of_classes]; // 指向常量池中 CONSTANT_Class_info 的索引，表示允许的子类
}

用来支持Java15的密封类

上面总结了常见的JVM预定义属性，这些属性在Java类文件中起着关键作用，帮助JVM解析和加载类文件，并在运行时提供必要的信息。

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