数组如何在 Java 的字节码中工作 [重复]

Question

如果我使用普通类，如 List、Vector 或其他东西，我会得到一个 size() 函数，它返回相关类的长度，但如果我使用类的数组或默认数据类型，我会得到一个 public成员长度返回数组的当前长度。

int a[] = new int[3];
a.length; // used without ()

Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
v.length(); // used with ()

这是为什么呢？我的意思是数组不是自己的类，不是吗？因此，如果它不是类，它就不能有成员变量。我不知道如何在后台处理它（字节码）。我知道内存中的数组存储有指向数组第一个元素的指针，并且索引 (i) 内存指针被移动到ArrayPointer + i*(size of DataType)。

现在您可以说计算机遍历数组的所有元素并计算所有元素，但是计算机如何知道数组的结束位置和下一个数组的开始位置？存储大小的数组中的“成员变量”从哪里来？

我的意思是我们经常使用数组，但我对 ByteCode 中 Java 代码背后发生的事情知之甚少。你能告诉我这是怎么可能的吗？

Answer 1

数组是 Java 中的对象，但它们并不对应于真正的类。实际上，JVM 会在运行中隐式创建数组类，但出于性能原因，它们不是实际的类。

由于它们是对象，因此可以将它们存储在 Object 字段中并像往常一样传递。但是，它们在字节码级别的处理方式略有不同。

首先，使用newarray、anewarray 或multinewarray 指令分别为一维原始数组、一维对象和多维数组创建数组。相比之下，常规对象是使用new 指令创建的。

使用*aload 和*astore 指令完成获取和设置元素。

另外，x.length 不是一个真实的字段。相反，它被编译为arraylength 指令。这可以通过编译以下代码看到。

public void test(int size){
    int[] x = new int[size];
    String[] y = new String[size];
    System.out.println(x.length);
    System.out.println(y.length);
}

产生以下字节码

.method public test : (I)V
    .limit stack 2
    .limit locals 4
    iload_1
    newarray int
    astore_2
    iload_1
    anewarray java/lang/String
    astore_3
    getstatic java/lang/System out Ljava/io/PrintStream;
    aload_2
    arraylength
    invokevirtual java/io/PrintStream println (I)V
    getstatic java/lang/System out Ljava/io/PrintStream;
    aload_3
    arraylength
    invokevirtual java/io/PrintStream println (I)V
    return
.end method

尝试通过手动创建字节码来访问length 字段将导致异常，因为该字段实际上并不存在。

.method static public main : ([Ljava/lang/String;)V
    .limit stack 1
    .limit locals 1
    aload_0
    getfield [Ljava/lang/String; length I
    return
.end method

结果

Exception in thread "main" java.lang.VerifyError: Expecting reference to class i
n class ArrayTest at constant pool index 30 in method ArrayTest.main([Ljava/lang
/String;)V
        at java.lang.Class.getDeclaredMethods0(Native Method)
        at java.lang.Class.privateGetDeclaredMethods(Unknown Source)
        at java.lang.Class.getMethod0(Unknown Source)
        at java.lang.Class.getMethod(Unknown Source)
        at sun.launcher.LauncherHelper.getMainMethod(Unknown Source)
        at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(Unknown Source)

Answer 2

java 中的数组有一个类，因此是对象。构建它的方式与“普通”类不同。更多内容可能在

Why isn't there a java.lang.Array class? If a java array is an Object, shouldn't it extend Object?

Answer 3

数组实际上是一个类，它像任何其他类一样扩展 Object，但为了更好的性能和便利性，它由语言在内部处理。作为一个类，它可以有字段和方法。

Answer 4

数组是一个对象，您可以自己尝试，只需将数组分配给对象值即可。 例如：

public Object test(){
  int[] test = new int[5];
  Object obj = test; 
  return obj;
}

如果你想知道一个字节级别的数组是什么：数组本身只是一个指向数组长度信息的指针，一些其他信息和一个指向保留内存的指针可以存储数据（数组大小的顺序内存）。访问数据很简单，只需查找 [pointer]+[indexnumber]*[sizeofeachitem]，然后您就知道要查看哪块内存。

Answer 5

数组类型实际上是类！存储在内存中时，它们包含了它们的基本类信息（如果它们不是原生数组，则包括其包含元素的类信息）、它们持有的元素数量，以及实际的数组数据。数组对象中的length 是final 字段而不是方法，因为数组永远不会包含不同数量的元素。

对于其他类型的结构，比如Vector，对象中元素的数量可以随时变化，所以length()必须是一个方法。与String 类似：即使String 类是不可变的，它仍从CharSequence 继承length() 方法；某些类型的CharSequence 的长度可以是可变的，因此它再次被实现为一个方法。