“每个人的宿命都是从文本走向二进制，你也不例外 !” 年长的Account.java教训我这个刚刚诞生的Employee.java 。

Account.java ，我称呼它为老A ，他的源码经过程序员的多次修改， 多次编译，历经沧桑。

“走向二进制? 难道我们存储在硬盘上，内存中不是以二进制的形式吗?” 我有点儿不理解。

“小E同学，” 老A轻蔑地说道，“我当然知道，计算机中的一切都是二进制的，我说的是站在程序员的视角，当程序员把我们从硬盘唤醒，进入IDEA或者Eclipse，会把二进制的我们变成ASCII码形式来展示。”

“不，确切地说是UTF-8。” 老A补充道。

我看了下自己的文件编码， 果然是UTF-8。

“那为什么要再变成二进制?变成什么样的二进制?” 我问道。

“就是编译成Employee.class啊，.class文件都是字节码，关键是只有.class才能进入Java虚拟机，只有在那里，才能体会到生命的真正意义啊!” 老A仰起头，无限憧憬。

老A曾经听Accout.class给他讲过Java虚拟机的历险记，无比羡慕，恨不得自己也去虚拟机走一遭，可惜身份所限，无法成行。

“编译的感觉怎么样?” 我问道。

“不怎么样，有种大卸八块的感觉，新生成的class和我们几乎没啥关系，几乎不怎么认我们。”

常量池

编译的时刻到来了，这个老A的源码许久未改，不用重新编译，他冷眼旁观，看我被javac编译器大卸八块。

其实也不是大卸八块，javac读取我的源码，做词法分析，语法分析，形成抽象语法树，语义分析...... 忙活了半天，最后形成了一个Employee.class。

这小子，刚刚诞生，还在呼呼大睡。 老A说等一会儿就有“警察”来唤醒他了。

在源码世界中， 我能看到各种各样的类，名称，方法，字段，代码，可以说是源码面前了无秘密。

public class Employee { 

    private String name; 

    private int age; 

    public Employee(String name, int age){ 

        this.name = name; 

        this.age = age; 

    } 

        ... 其他代码略 ... 

} 

相比于丰富多彩.java，这个Employee.class非常枯燥，纯粹的二进制。

我有点好奇，问javac：“我的类名去哪里儿了?字段名，方法名都去哪里了?”

正在干活的javac没有搭理我，老A说道：“这我知道，在那个.class文件中，专门有一段区域，叫做常量池，常量池中有很多条目，每个条目都有编号，从这些条目你就能看出来字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。我把这些二进制的东西转化成文本你看看。”

看着这一个个天书班的条目，我觉得头皮发麻。

“你猜猜，第#15项条目是什么意思?” 老A神秘地说道。

静下心来仔细看，第15项是一个FieldRef，估计是字段把， 它又指向了第1项和第16项：

顺藤摸瓜，先看第1项， 发现它又指向了第2项，在这里我发现了类名 :org/coderising/Employee

再看第16项，又引用了第5项和第6项：

其中第5项我的字段名 name ， 第6项似乎是字段类型， Ljava/lang/String 这个类型表示法有点古怪，L 可能表示对象吧。

“我大概明白了，第15项条目表示这个Employee类有个叫做name的字段，类型是String。 ”

老A说：“你小子的理解力还不错嘛。这个常量池的每一项都有编号和类型，他们之间通过互相引用的方式，描述了类的字段，方法等信息。”

“可是为什么用这么古怪的方式来描述字段和方法名呢?”

老A想了想说：“我觉得可能是统一管理，另外还能复用一些东西，比如，你的类有100个String的字段， 那你只需要记录一次Ljava/lang/String就可以，让其他的条目指向它即可。 并且，当字节码中需要访问字段的时候，使用编号就可以了。”

老A写下一行字节码: B5 00 0F 。

我一脸懵逼，这是什么鬼?

老A把转换成可以理解的指令： putfield 15，说道： 这就相当于设置name这个属性(第15项常量池是字段name)的值了。

这class文件的设计者可真是锱铢必较啊，一点儿都不浪费。

变量哪儿去了?

我问老A：“这常量池不是二进制的吗， 你怎么把他变得可读的?”

老A嘿嘿一笑： “有个命令叫做javap -v Employee.class，就能看到一切了。”

我也尝试着去使用，果然，不仅是常量池，就连一个方法的字节码都给打印出来了。

Java 方法：

public void check(){         

    Account account = new Account();         

    account.check(); 

} 

编译过的“可读的”字节码：

0: new  #24  // 创建org/coderising/Account实例 

3: dup 

4: invokespecial #26  //调用Account的构造函数 

7: astore_1 

8: aload_1 

9: invokevirtual #27  //调用Account的check方法 

12: return 

虽然没法看明白这是在干什么，我确发现了一个让我吃惊的现象： 这段字节码中怎么找不到我的局部变量account 呢? 你看他引用的只是#24，#26，#27号常量池的条目，而我的account变量名称在常量池中是 #29号! 没有account 变量，代码怎么执行呢?

我把疑惑给老A说了，老A看了半天，也摸不到门道。

这时候javac说话了：“连这都不知道?!account这个变量名是给程序员看的，在执行的时候根本用不到!”

“用不到? 那怎么执行?”

“用引用啊， 看到new #24 那个指令没有? 他的意思是说，把Account这个类(常量池第24项对应的类)在Java 堆上创建一个实例，把这个实例的引用放到栈顶!”

这句话有点深奥，javac只好给我俩画图：

画了图我俩还是看不懂，javac只好耐心解释：“Java是基于栈的虚拟机，所有的操作，无论是两个数相加，创建对象，调用方法......等等，都依赖于栈中的数据。 当你用new #24创建对象时，Account的实例就会在堆中创建，同时虚拟机会把这个实例的引用，即objectref放到栈顶，有了这个objectref， 你说还需要代码中的account变量吗? ”

嗯，似乎是不需要了。

javac接着说：“有了这个对象的引用，就可以为所欲为了，比如调用他的check方法”

invokevirtual #27 // Method org/coderising/Account.check:()V

只需要把这个objectref从栈顶取出，传递给Account.check方法就可以了(注意：check方法是有个隐藏的this参数的)。

(码农翻身注：函数调用需要建立新的栈帧，参见《我是一个Java Class》)

一切为了调试

说话间，果然有人来唤醒Employee.class，准备让他去虚拟机执行了。

老A满脸羡慕：“这么快!代码刚写出来就能运行!估计这个程序员喜欢'小步快跑'的方式开发吧!”

我问道：“难道这个Employee.class和我的源码一点关系都没有了吗?”

Employe.class一边收拾东西一边说：“要说没有关系那是不对的， 在我这里有个叫做LineNumberTable的东西，里边保存了字节码指令和源代码行号的关系。”

“这有啥用处?”

“对程序员来说用处极大，” 那个class文件说道：“他们经常需要调试程序， 如果没有这个对应关系，怎么知道运行到哪一行源码了? 即使不调试，运行抛出异常时也得显示是哪一行出错吧!”

这小子虽然是从我这里编译出来的，但是傲气十足。

“我们还有什么关联?”

“还有一个叫做LocalVariableTable。主要在.class文件中记录一个方法的参数名，如果没有它，当别人引用我这个class的时候，IDE只好用arg0, arg1这样丑陋的名称来显示。算了，不给你说了，我得赶紧走了。”

Employee.class跟着警察走了，留下我和老A呆在这里。

【本文为51CTO专栏作者“刘欣”的原创稿件，转载请通过作者微信公众号coderising获取授权】

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