【梳理jvm】3.1.Class类文件结构

2019-03-25

JVM只和Class文件这种特定的二进制文件格式所关联。
Class文件包含了JVM指令集和符号表、若干其他辅助信息。
Class长度为8位二进制。

0.class字节码文件结构

class文件
文件头部
常量池区域
当前类的一些描述信息
字段表集合
方法表集合
属性表集合

1.文件头部

名称	类型	说明
magic（固定0xCA0xFE0xBA0xBE）	u4	魔数，确定此文件是否为class文件，class文件魔数为（cafebabe）
minor_version	u2	次版本信息
major_version	u2	主版本信息

2.常量池区域

常量池可以理解为Class文件之中的资源仓库，主要存储字面量和符号引用。

名称	类型	说明
constant_pool_count	u2	常量池容量计数值;由于常量池中常量的数量是不固定的，所以在常量池的入口需要放置（并且下标从1开始到21）不从0开始的原因：在于满足后面某些指向常量池的索引值的数据在特定情况下需要表达“不引用任何一个常量池项目”的含义
constant_pool[constant_pool_count-1]u2	cp_info	-

cp_info {
    u1 tag;//标志它的类型u1
	u1 info[];//常量池
}

类型	标志	描述
CONSTANT_Utf8_info	1	utf-8编码的字符串
CONSTANT_Integer_info	3
CONSTANT_Float_info	4
CONSTANT_Long_info	5
CONSTANT_Double_info	6
CONSTANT_Class_info	7	类或接口的符号引用
CONSTANT_String_info	8
CONSTANT_Fieldref_info	9
CONSTANT_Methodref_info	10	类中方法的符号引用
CONSTANT_InterfaceMethodref_info	11	接口中方法的符号引用
CONSTANT_NameAndType_info	12	字段或方法的部分符号引用
CONSTANT_MethodHandle_info	15	表示方法句柄
CONSTANT_MethodType_info	16	标识方法类型
CONSTANT_InvokeDynamic_info	18	表示一个动态方法调用点

常量池结构

class-常量池结构

3.当前类的一些描述信息

名称	类型	说明
access_flags	u2	访问标识
this_class	u2	当前类信息
super_class	u2	父类信息只有Object类没有该信息
interfaces_count	u2	接口数
interfaces[interfaces_count]	u2	接口信息

访问标识	标志值	含义
ACC_PUBLIC	0x0001
ACC_FINAL	0x0010
ACC_SUPER	0x0020	是否允许使用invokespecial字节码指令
ACC_INTERFACE	0x0200
ACC_ABSTRACT	0x0400	abstract类，接口和抽象类此值为真，其他类值为假
ACC_SYNTHETIC	0x1000	标志这个类并非由用户代码产生的
ACC_ANNOTATION	0x2000
ACC_ENUM	0x4000	-

4.字段表集合

名称	类型	说明
fields_count	u2	字段数量
fields[fields_count]	field_info	字段列表

field_info {
	u2  access_flags;
	u2  name_index;//对常量池的引用，字段的简单名称
	u2  descriptor_index;//对常量池的引用，字段和方法的描述符
	u2  attributes_count;
	attribute_info  attributes[attributes_count];
}

访问标识access_flags	标志值	含义
ACC_PUBLIC	0x0001
ACC_PRIVATE	0x0002
ACC_PROTECTED	0x0004
ACC_STATIC	0x0008
ACC_FINAL	0x0010
ACC_VOLATILE	0x0040
ACC_TRANSIENT	0x0080
ACC_SYNTHETIC	0x1000	字段是否由编译器自动产生的
ACC_ENUM	0x4000	-

接口中必有ACC_PUBLIC+ACC_STATIC_+ACC_FINAL标志

5.方法表集合

名称	类型	说明
methods_count	u2	方法数量
methods[methods_count]	method_info	方法集合

method_info {
	u2  access_flags;
	u2  name_index;//对常量池的引用，字段的简单名称
	u2  descriptor_index;//对常量池的引用，字段和方法的描述符
	u2  attributes_count;
	attribute_info  attributes[attributes_count];
}

访问标识access_flags	标志值	含义
ACC_PUBLIC	0x0001
ACC_PRIVATE	0x0002
ACC_PROTECTED	0x0004
ACC_STATIC	0x0008
ACC_FINAL	0x0010
ACC_SYNCHRONIZED	0x0020
ACC_BRIDGE	0x0040	方法是否有编译器产生的桥接方法
ACC_VARARGS	0x0080	方法是否接受不定参数例：void abc(String…a)
ACC_NATIVE	0x0100
ACC_ABSTRACT	0x0400
ACC_STRICTFP	0x0800	方法是否为strictfp
ACC_SYNTHETIC	0x1000	方法是否由编译器自动产生的

6.属性表集合

名称	类型	说明
attributes_count	u2	属性数量
attributes[attributes_count]	attribute_info	方法集合

attribute_info {
	u2  attribute_name_index;//属性名称所在的常量池位置，用来标识方法里面不同的body类型
	u4  attribute_length;
	u1  info;
}

属性名称	使用位置	含义
Code	方法表	java代码编译成的字节码指令
ConstantValue	字段表	final关键字定义的常量值
Deprecated	类、方法表、字段表	被声明为deprecated的方法和字段
Exceptions	方法表	方法抛出的异常
省略….	….	….

文中概念：

字节码：以byte单位存储的文件
无符号数：属于基本数据类型，以u1、u2、u4、u8分别代表1、2、4、8个字节。用来描述数字、索引引用、数量值、按照utf-8编码的字符串值
表：由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯性地以”_info”结尾。表用于描述有层次关系的复合结构的数据，整个Class文件本质上就是一张表
字面量（Literal）：比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为final的常量值等
符号引用（Symbolic References）：类和接口的全限定名（Fully Qualified Name），字段的名称和描述符（Descriptor），方法的名称和描述符
全限定名：org/fenixsoft/clazz/TestClass
简单名称：TestClass
描述符：描述字段的数据类型、方法的参数列表（包括数量、类型以及顺序）和返回值

标识描述符	含义	标识字符	含义
B	byte	J	long
C	char	S	short
D	double	Z	boolean
F	float	V	特殊类型void
I	int	L	对象类型如Ljava/lang/Object
[	数组的引用	[[	二维数组的引用

读后感笔记来自周志明的《深入理解Java虚拟机（第2版）》