JavaCard学习笔记： CAP Component 之 Class Component

整体结构

Class Component的紧凑格式和扩展格式结构如下，本篇笔记只记录了紧凑格式的内容。

class_component_compact { 
	u1 tag 
	u2 size 
	u2 signature_pool_length (since CAP format 2.2)
	type_descriptor signature_pool[](since CAP format 2.2)
	interface_info interfaces[] 
	class_info_compact classes[]
}

class_component_extended { (since CAP format 2.3)
	u1 tag 
	u2 size 
	u2 signature_pool_length 
	type_descriptor signature_pool[] 
	interface_info interfaces[] 
	class_info_extended classes[]
}
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tag和size字段

所有组件开头都是这两个字段，tag表示组件类型，size表示组件大小。

signature_pool_length和signature_pool

signature_pool是一个长度为signature_pool_length个字节（注意不是数组元素个数）的type_descriptor类型数组，用以表示远程方法的签名。
我个人的理解是：在类定义的.java文件中，前面可能会出现类似importXXX的语句，signature_pool数组中的每一项就表示一个导入项的签名，签名的具体内容由【导入类型】+【位置索引】组成。如果导入的是一个方法，签名的具体内容由【导入类型】+【位置token】+【返回类型】组成。

type_descriptor结构

type_descriptor的结构定义如下

type_descriptor { (since CAP format 2.2)
	u1 nibble_count; 
	u1 type[(nibble_count+1) / 2]; 
}
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导入类型编码

存在11种导入类型，编码如下。

导入项签名示例

导入类

类和方法都属于reference类型。如果package0要导入package1中的c1类，需要6个nibble，该type_descriptor的type占3个字节，具体值如下。

导入数组

导入远程方法

interfaces[]

表示所有接口的信息，数组中每项用interface_info结构表示单个接口的信息。

interface_info结构

interface_info { 
	u1 bitfield { 
		bit[4] flags 
		bit[4] interface_count 
	} 
	class_ref superinterfaces[interface_count] 
	interface_name_info interface_name
} 
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flags

这个字段接口和类通用，定义如下：

flags字段的最高位（0x8）置1表示是接口info，置0表示类info。0X4位置1表示共享接口或共享类，0则反之。0x2位置1表示远程接口或远程类，0则反之。

inteface_count

表示该接口的父接口数。

superinterfaces

一个class_ref类型的数组，存放该接口所有父接口的位置token。

interface_name

非远程接口该项为空。
远程接口，该项的结构如下。interface_name_length表示接口名字的长度，随后就是接口名字的内容， 以UTF-8 格式存放。

interface_name_info {
	u1 interface_name_length
	u1 interface_name[interface_name_length]
} 
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class_info_compact classes[]

表示所有类的信息，紧凑版中每项用class_info_compact结构表示单个类的信息。

结构

class_info_compact { 
	u1 bitfield { 
		bit[4] flags 
		bit[4] interface_count 
	} 
	class_ref super_class_ref 
	u1 declared_instance_size 
	u1 first_reference_token 
	u1 reference_count 
	u1 public_method_table_base 
	u1 public_method_table_count 
	u1 package_method_table_base 
	u1 package_method_table_count 
	u2 public_virtual_method_table[public_method_table_count] 
	u2 package_virtual_method_table[package_method_table_count] 
	implemented_interface_info interfaces[interface_count] 
	remote_interface_info remote_interfaces (since CAP format 2.2)
	u1 public_virtual_method_token_mapping[public_method_count](since CAP format 2.3)
	u1 CAP22_inheritable_public_method_token_count(since CAP format 2.3)
} 
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flags

这个字段接口和类通用，见上方接口flags描述。

inteface_count

表示该类实现的接口数。仅包括该类直接实现的接口数，不包括其父类实现的接口。如下例子中，c0类实现了接口i0，其inteface_count为1；c1类实现了接口i1、i2、i3，其inteface_count为3。注意，c1类没有直接实现i0，接口i0是由其父类c0实现的。

interface i0 {} 
interface i1 {} 
interface i2 extends i1 {} 
interface i3 {} 
class c0 implements i0 {} 
class c1 extends c0 implements i2, i3 {} 
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super_class_ref

该类的父类。Java仅支持单继承，所以只有一个引用，不是数组。

declared_instance_size

类中声明的所有成员变量需要的内存大小，以16位为一个单位。其中，除了int类型的成员变量会占用2个16位，其它类型都只用1个16位。

first_reference_token

表示该类第一个引用变量的类型。JavaCard的引用类型有4种，如下图。但我不理解这个字段是用来做什么的= =

reference_count

表示该类声明的引用类型的成员变量数。

public_method_table_base

如果该类有公有虚方法，该项的值为第一个公共虚方法的token值，即接下来的共有虚方法表public_virtual_method_table[public_method_table_count]第一项的token值。
如果该类无公有虚方法，该项的值为【父类public_method_table_base值】加上【父类public_method_table_count值】。如果该类无父类，则该项值为0.

public_method_table_count

public_virtual_method_table的项数。这个字段还有一些细节，待完善，感兴趣的可以自行查阅java智能卡虚拟机规范。

package_method_table_base

如果该类有包可见的虚方法（个人理解就是没有static关键字修饰的方法），该项的值为第一个包可见虚方法的token值，即接下来的共有虚方法表package_virtual_method_table[package_method_table_count] 第一项的token值。
如果该类无包可见虚方法，该项的值为【父类package_method_table_base值】加上【父类package_method_table_count值】。如果该类无父类，则该项值为0.

package_method_table_count

package_virtual_method_table的项数。

public_virtual_method_table[]

表示该类声明或定义的所有public或protected类型的虚方法，也可能会包含父类声明或定义的方法。数组中的每一项的值代表一个方法在Method组件中相对method_info字段起始地址的偏移量。如果该方法在另一个包里，则该项的偏移量为0xff。

package_virtual_method_table[package_method_table_count]

表示所有包内可见的虚方法。个人理解就是没有static关键字修饰的虚方法。其它细节的应以应该可以参考public_virtual_method_table[].

interfaces[interface_count]

表示该类直接实现的所有接口的信息。

implemented_interface_info结构

implemented_interface_info { 
	class_ref interface 
	u1 count 
	u1 index[count] 
} 
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interface为接口的引用，count代表接口的实现数量，index中每一项表示一种【实现】的【虚方法】的【token值】。

remote_interface_info remote_interfaces

如果前面的flags中，ACC_REMOTE为0，则该字段为空。如果非0，表示这是一个remote接口，remote_interface_info的定义如下

remote_interface_info { (since CAP format 2.2)
	u1 remote_methods_count
	remote_method_info remote_methods[remote_methods_count]
	u1 hash_modifier_length
	u1 hash_modifier[hash_modifier_length]
	u1 class_name_length
	u1 class_name[class_name_length]
	u1 remote_interfaces_count
	class_ref remote_interfaces[remote_interfaces_count] 
}
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remote_method_info remote_methods[remote_methods_count]

remote_method_info

remote_method_info { (since CAP format 2.2)
	u2 remote_method_hash
	u2 signature_offset
	u1 virtual_method_token
} 
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数组的每一项包含3个信息：

1. remote方法的哈希值，该值在同一类内是唯一的。
2. 方法参数的类型定义，即在签名池中的偏移。
3. 该类的远程方法的虚拟方法token。

u1 hash_modifier[hash_modifier_length]

防冲突字符串。相关定义和作用可自行百度。

u1 class_name[class_name_length]

顾名思义，这个类的名字。

class_ref remote_interfaces[remote_interfaces_count]

每一项都是一个引用，指向一个interface_info结构。

u1 public_virtual_method_token_mapping[public_method_count]

方法的token值映射，把【当前类中某个方法的token值】映射到【父类中该方法的token值】。这里可以看出来，虽然是同一个方法，但在父类和子类中的token值可能是不一样的。
特殊情况：类内定义的方法，映射入参为0xff。
举个例子，如果类C1是类C2的父类，C1中方法的映射入参为T1，C2中方法的映射入参为T2，那么有以下关系：

T1=C2.public_virtual_method_token_mapping[T2]
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CAP22_inheritable_public_method_token_count

CAP22_inheritable_public_method_token_count项表示由2.2或更早版本的CAP文件中定义的子类可继承的公共或受保护的虚拟方法的数量。