Сколько информации об исходном коде хранит скомпилированный файл класса в Java? - PullRequest
Новая
       69

Сколько информации об исходном коде хранит скомпилированный файл класса в Java?

1 голос
/ 19 сентября 2019

Когда файл класса из другого моего собственного проекта был декомпилирован IntelliJ (декомпилятором Fernflower), я был поражен близостью декомпилированного кода по сравнению с исходным кодом, даже имена локальных переменных метода совпадаюткак исходный исходный код.

Я ничего не знаю о том, как работает процесс компиляции Java и как работает JVM, я наивно понимаю, что имена общедоступных материалов, возможно, необходимо сохранить после компиляции,но имена локальных переменных, это просто мнемоника, облегчающая чтение человеком, совершенно бесполезная вне их поля зрения, и я не думаю, что JVM нуждается в этой информации.

Итак, эта информация просто выясняетсядекомпилятор через какое-то волшебство или скомпилированный класс сохраняет много информации и зачем?

1 Ответ

3 голосов
/ 19 сентября 2019

В конце концов, это зависит от фактического компилятора и точных настроек компиляции.

Как вы заметили, самой JVM не нужны никакие имена локальных переменных.(Строго говоря, для него тоже не нужны имена методов. Возможно даже иметь два метода с одинаковыми именами и аргументами, которые отличаются только типом возвращаемого значения , но мне нужно поискатьнекоторые подробности об этом в спецификации, чтобы сказать что-то более основательное).Но файл класса может содержать дополнительную отладочную информацию, которая выходит за рамки информации, требуемой JVM.

Стандартный компилятор Java - javac .И документация уже содержит некоторые подсказки о возможной отладочной информации:

-g

Генерирует всю информацию отладки, включая локальные переменные.По умолчанию генерируется только номер строки и информация об исходном файле.

-g: нет

Не генерирует отладочную информацию.

-g: [список ключевых слов]

Генерирует только некоторые виды отладочной информации, указанные в списке ключевых слов через запятую.Допустимые ключевые слова:

  • источник : информация об отладке исходного файла.
  • строки : информация об отладке номера строки.
  • vars : информация об отладке локальной переменной.

Это можно попробовать на примере: 

public class ExampleClass {
    public static void main(String[] args) {

        ExampleClass exampleClass = new ExampleClass();
        exampleClass.exampleMethod();
    }

    public void exampleMethod() {
        String string = "This is an example";
        for (int counter = 0; counter < 10; counter++) {
            String localResult = string + counter;
            System.out.println(localResult);
        }
    }
}

Компиляция с помощью 

javac ExampleClass.java -g:none

создаст файл класса.Печать информации об этом файле класса с помощью 

javap -c -v -l ExampleClass.class

(где -c означает дизассемблирование вывода, -v означает, что вывод должен быть подробным, а -l означает, что информация о номере строки должна бытьвыводится следующим образом: 

public class ExampleClass
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #13.#22        // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #23            // ExampleClass
   #3 = Methodref          #2.#22         // ExampleClass."<init>":()V
   #4 = Methodref          #2.#24         // ExampleClass.exampleMethod:()V
   #5 = String             #25            // This is an example
   #6 = Class              #26            // java/lang/StringBuilder
   #7 = Methodref          #6.#22         // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   #8 = Methodref          #6.#27         // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   #9 = Methodref          #6.#28         // java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
  #10 = Methodref          #6.#29         // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
  #11 = Fieldref           #30.#31        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
  #12 = Methodref          #32.#33        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
  #13 = Class              #34            // java/lang/Object
  #14 = Utf8               <init>
  #15 = Utf8               ()V
  #16 = Utf8               Code
  #17 = Utf8               main
  #18 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #19 = Utf8               exampleMethod
  #20 = Utf8               StackMapTable
  #21 = Class              #35            // java/lang/String
  #22 = NameAndType        #14:#15        // "<init>":()V
  #23 = Utf8               ExampleClass
  #24 = NameAndType        #19:#15        // exampleMethod:()V
  #25 = Utf8               This is an example
  #26 = Utf8               java/lang/StringBuilder
  #27 = NameAndType        #36:#37        // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #28 = NameAndType        #36:#38        // append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
  #29 = NameAndType        #39:#40        // toString:()Ljava/lang/String;
  #30 = Class              #41            // java/lang/System
  #31 = NameAndType        #42:#43        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #32 = Class              #44            // java/io/PrintStream
  #33 = NameAndType        #45:#46        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #34 = Utf8               java/lang/Object
  #35 = Utf8               java/lang/String
  #36 = Utf8               append
  #37 = Utf8               (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #38 = Utf8               (I)Ljava/lang/StringBuilder;
  #39 = Utf8               toString
  #40 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #41 = Utf8               java/lang/System
  #42 = Utf8               out
  #43 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #44 = Utf8               java/io/PrintStream
  #45 = Utf8               println
  #46 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
  public ExampleClass();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class ExampleClass
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
         7: astore_1
         8: aload_1
         9: invokevirtual #4                  // Method exampleMethod:()V
        12: return

  public void exampleMethod();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: ldc           #5                  // String This is an example
         2: astore_1
         3: iconst_0
         4: istore_2
         5: iload_2
         6: bipush        10
         8: if_icmpge     43
        11: new           #6                  // class java/lang/StringBuilder
        14: dup
        15: invokespecial #7                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
        18: aload_1
        19: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
        22: iload_2
        23: invokevirtual #9                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
        26: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
        29: astore_3
        30: getstatic     #11                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        33: aload_3
        34: invokevirtual #12                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        37: iinc          2, 1
        40: goto          5
        43: return
      StackMapTable: number_of_entries = 2
        frame_type = 253 /* append */
          offset_delta = 5
          locals = [ class java/lang/String, int ]
        frame_type = 250 /* chop */
          offset_delta = 37
}

Это довольно много информации, но ничего кроме реальной структуры самого класса.

(Выупомянул, что имена " public вещи" должны быть сохранены. Но имя " private вещи" также должно быть сохранено - по крайней мере, для размышления. С методаминапример, Class#getDeclaredFields, вы все равно можете получить доступ к закрытым полям - например, имя должно быть где-то доступно).

Теперь, наоборот, нужно скомпилировать его с 

javac ExampleClass.java -g

для сохранения всей отладочной информации.Печать результата, как описано выше, дает 

public class ExampleClass
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #13.#36        // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #37            // ExampleClass
   #3 = Methodref          #2.#36         // ExampleClass."<init>":()V
   #4 = Methodref          #2.#38         // ExampleClass.exampleMethod:()V
   #5 = String             #39            // This is an example
   #6 = Class              #40            // java/lang/StringBuilder
   #7 = Methodref          #6.#36         // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   #8 = Methodref          #6.#41         // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   #9 = Methodref          #6.#42         // java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
  #10 = Methodref          #6.#43         // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
  #11 = Fieldref           #44.#45        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
  #12 = Methodref          #46.#47        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
  #13 = Class              #48            // java/lang/Object
  #14 = Utf8               <init>
  #15 = Utf8               ()V
  #16 = Utf8               Code
  #17 = Utf8               LineNumberTable
  #18 = Utf8               LocalVariableTable
  #19 = Utf8               this
  #20 = Utf8               LExampleClass;
  #21 = Utf8               main
  #22 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #23 = Utf8               args
  #24 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #25 = Utf8               exampleClass
  #26 = Utf8               exampleMethod
  #27 = Utf8               localResult
  #28 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #29 = Utf8               counter
  #30 = Utf8               I
  #31 = Utf8               string
  #32 = Utf8               StackMapTable
  #33 = Class              #49            // java/lang/String
  #34 = Utf8               SourceFile
  #35 = Utf8               ExampleClass.java
  #36 = NameAndType        #14:#15        // "<init>":()V
  #37 = Utf8               ExampleClass
  #38 = NameAndType        #26:#15        // exampleMethod:()V
  #39 = Utf8               This is an example
  #40 = Utf8               java/lang/StringBuilder
  #41 = NameAndType        #50:#51        // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #42 = NameAndType        #50:#52        // append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
  #43 = NameAndType        #53:#54        // toString:()Ljava/lang/String;
  #44 = Class              #55            // java/lang/System
  #45 = NameAndType        #56:#57        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #46 = Class              #58            // java/io/PrintStream
  #47 = NameAndType        #59:#60        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #48 = Utf8               java/lang/Object
  #49 = Utf8               java/lang/String
  #50 = Utf8               append
  #51 = Utf8               (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  #52 = Utf8               (I)Ljava/lang/StringBuilder;
  #53 = Utf8               toString
  #54 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #55 = Utf8               java/lang/System
  #56 = Utf8               out
  #57 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #58 = Utf8               java/io/PrintStream
  #59 = Utf8               println
  #60 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
  public ExampleClass();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   LExampleClass;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class ExampleClass
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
         7: astore_1
         8: aload_1
         9: invokevirtual #4                  // Method exampleMethod:()V
        12: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0
        line 5: 8
        line 6: 12
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      13     0  args   [Ljava/lang/String;
            8       5     1 exampleClass   LExampleClass;

  public void exampleMethod();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: ldc           #5                  // String This is an example
         2: astore_1
         3: iconst_0
         4: istore_2
         5: iload_2
         6: bipush        10
         8: if_icmpge     43
        11: new           #6                  // class java/lang/StringBuilder
        14: dup
        15: invokespecial #7                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
        18: aload_1
        19: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
        22: iload_2
        23: invokevirtual #9                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
        26: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
        29: astore_3
        30: getstatic     #11                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        33: aload_3
        34: invokevirtual #12                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        37: iinc          2, 1
        40: goto          5
        43: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
        line 10: 3
        line 11: 11
        line 12: 30
        line 10: 37
        line 14: 43
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
           30       7     3 localResult   Ljava/lang/String;
            5      38     2 counter   I
            0      44     0  this   LExampleClass;
            3      41     1 string   Ljava/lang/String;
      StackMapTable: number_of_entries = 2
        frame_type = 253 /* append */
          offset_delta = 5
          locals = [ class java/lang/String, int ]
        frame_type = 250 /* chop */
          offset_delta = 37
}
SourceFile: "ExampleClass.java"

Основные различия:

  • класс содержит имя исходного файла
  • постоянный пул имеет много больше записей
  • методы содержат LineNumberTable и LocalVariableTable.

Например, рассмотрим exampleMethod(): 

LineNumberTable:
  line 9: 0
  line 10: 3
  line 11: 11
  line 12: 30
  line 10: 37
  line 14: 43
LocalVariableTable:
  Start  Length  Slot  Name   Signature
     30       7     3 localResult   Ljava/lang/String;
      5      38     2 counter   I
      0      44     0  this   LExampleClass;
      3      41     1 string   Ljava/lang/String;

Подробная информация о структуре этих атрибутов приведена в документации LineNumberTable и LocalVariableTable.

Для LineNumberTable он говорит:

Он может использоваться отладчиками, чтобы определить, какая часть массива кода соответствует данному номеру строки в исходном исходном файле.

Для LocalVariableTable он говорит:

. Он может использоваться отладчиками для определения значения заданной локальной переменной во время выполнения метода.

В выводе javap имена локальных переменных уже разрешены.Однако фактическая информация, содержащаяся в самой таблице, представляет собой index в пуле констант (поэтому при сохранении отладочной информации в ней больше записей).Например, запись для переменной localResult отображается как 

     30       7     3 localResult   Ljava/lang/String;

, хотя на самом деле она содержит только ссылку на запись 

  #27 = Utf8               localResult

константы пула.

Итак, эти данные просто вычисляются декомпилятором с помощью какой-то магии или дозы, в которой скомпилированный класс сохраняет много информации и зачем?

Как показано выше, скомпилированный класс может хранить много информации.В конце концов, одна из основных целей IDE - предоставить хороший визуальный интерфейс для отладчика .И поэтому большинство компиляторов, которые так или иначе запускаются IDE, по умолчанию пытаются сохранить как можно больше отладочной информации.

...