JVM学习笔记二 之 .class文件

一、概述

Java的源码编译后的class文件，具有非常严谨的结构，文件各个部分内容的完整性也通过自身描述来校验。

开始描述class文件内容前，我们先定义一些说明：u1代表一个字节，也是两个16进制字符，u2、u4、u8分别代表2、4、8个字节

二、类文件整体结构

名称	类型*长度	字段含义
魔数	u4 * 1	固定值，十六进制表示是CAFEBABE，表示该文件是一个class文件，装载类文件的时候就会校验前四个字节是不是该魔数
minor version	u2 * 1	次版本号
major version	u2 * 1	主版本号，jvm在加载class文件后，会判断当前虚拟机版本是否可以处理此class文件，jvm只能处理某个版本以下版本的class文件，因为高版本的class文件可能会新加了很多特性，老的vm是识别不了的。此处某版本的计算方式是，对于1.X版本的虚拟机，只能处理major版本号<= 44+X的class文件。如1.5的vm只能处理49及以下的class文件
constant_pool_count	u2 * 1	常量池entry（入口、条）的数目
constant_pool	cp_info * (constant pool count-1)	常量池存储的字面量literal、整数、浮点数、类名、方法名、类描述符、方法描述符、字段名、字段描述符等
access_flag	u2 * 1	该类/接口的访问标示，一共有ACC_FINAL、ACC_PUBLIC、ACC_ABSTRACT、ACC_INTERFACE、ACC_SUPER、ACC_SYNTHETIC、ACC_ANNOTATION、ACC_ENUM 8种类型
this_class	u2 * 1	当前类型信息，指向常量池中类型为Class的entry
super_class	u2 * 1	超类信息，指向常量池中类型为Class的entry
interface_count	u2 * 1	实现的接口的数目
interfaces	u2 * interface_count	实现的接口信息，每一项都指向常量池中的类型为Class的entry
field_count	u2 * 1	该类/接口中字段个数
fields	field_info * field_count	字段信息，每一项都是一个field_info结构
method_count	u2 * 1	方法数量
methods	method _info * method_count	方法数量，每一项都是一个method_info结构
attribute_count	u2 * 1	属性的个数
attributes	attribute_info * attribute_count	属性，每一项都是一个attribute_info结构

二、常量池

常量池共有12中类型：Constant_Utf8_info、Constant_Integer_info、Constant_Float_info、Constant_Long_info、Constant_Double_info、Constant_String_info、Constant_Class_info、Constant_Fieldref_info、Constant_Methodref_info、Constant_InterfaceMethodref_info、Constant_NameAndType_info。每种常量info都是如下格式：

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	用来标示类型，不同类型的tag值不同
info	info * 1	根据不同的tag，info信息不同

 

1、Constant_Utf8_info，表示字面量

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值1
length	u1 * 1	字面量值的长度
bytes	u1 * length	字面量值

 

2、Constant_Integer_info，表示整型值

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值3
length	u4 * 1	integer的值

 

3、Constant_Float_info，表示单精度浮点类型

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值4
length	u4 * 1	float的值

 

 

4、Constant_Long_info，表示long值

 

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值5
length	u8 * 1	long值

 

5、Constant_Double_info，表示双精度浮点型值

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值6
length	u4 * 1	double值

 

6、Constant_Class_info，表示类型信息

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值7
name_index	u2 * 1	指向全限定名的索引，全限定名存储在Constant_Utf8_info中

 

7、Constant_String_info，表示字符串

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值8
string_index	u2 * 1	指向字符串字面量（Constant_Utf8_info）的索引

 

8、Constant_Fieldref_info，表示引用到的别的类的字段信息，注意是引用到的，不是自己类的

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值9
class_index	u2 * 1	字段所属的类，指向Constant_Class_info的索引
name_and_type_index	u2 * 1	方法描述符，指向Constant_NameAndType_info的索引

 

9、Constant_Methodref_info，表示引用到的方法信息

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值10
class_index	u2 * 1	方法所属的类，指向Constant_Class_info的索引
name_and_type_index	u2 * 1	方法描述符，指向Constant_NameAndType_info的索引

 

10、Constant_InterfaceMethodref_info，表示引用到的接口方法信息

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值11
interface_index	u2 * 1	方法所属的接口，指向Constant_Class_info的索引
name_and_type_index	u2 * 1	方法描述符，指向Constant_NameAndType_info的索引

 

11、Constant_NameAndType_info，表示字段或方法的描述符信息，包括名称和描述

名称	类型 * 数量	含义
tag	u1 * 1	取值12
name_index	u2 * 1	方法、字段的名称，指向Constant_Utf8_info的索引
descriptor_index	u2 * 1	方法、字段的描述符，如([I,[java\lang\String) v 指向Constant_Utf8_info的索引

 

三、字段，当前类/接口的字段信息

 

名称	类型 * 数量	含义
access_flag	u2 * 1	访问标示，ACC_PRIVATE、 ACC_PROTECTED、 ACC_PUBLIC、 ACC_FINAL、 ACC_STATIC、 ACC_SYNTHETIC、 ACC_VOLATILE、 ACC_TRANSIENT、ACC_ENUM
name_index	u2 * 1	字段名称，指向常量池Constant_Utf8_info的索引
descriptor_index	u2 * 1	描述符信息，指向常量池Constant_Utf8_info的索引，取值B、 C、 D、 F、 I、 J、 S、 Z、 V、 L
attribute_count	u2 * 1	属性数量
attributes	attribute_info  *  attribute_count	属性信息，可以有ConstantValue、Synthetic、Deprecated、Signature、RuntimeVisibleAnnotations、RuntimeInvisibleAnnotations

四、方法，当前类/接口的方法信息

 

 

名称	类型 * 数量	含义
access_flag	u2 * 1	访问标示，ACC_PRIVATE、 ACC_PROTECTED、 ACC_PUBLIC、  ACC_FINAL、  ACC_STATIC、  ACC_SYNTHETIC、  ACC_ABSTRACT、 ACC_SYNCHRONIZED、ACC_VARARGS、 ACC_NATIVE、 ACC_STRICT、 ACC_BRIDGE
name_index	u2 * 1	字段名称，指向常量池Constant_Utf8_info的索引
descriptor_index	u2 * 1	描述符信息，指向常量池Constant_Utf8_info的索引，取值B、 C、 D、 F、 I、 J、 S、 Z、 V、 L
attribute_count	u2 * 1	属性数量
attributes	attribute_info * attribute_count	属性信息，可以有Synthetic、Deprecated、Code、Signature、RuntimeVisibleAnnotations、 RuntimeVisibleParameterAnnotation、 RuntimeInvisibleAnnotations、RuntimeInvisibleParameterAnnotation、Exceptions、AnnotationDefault

 

五、属性，此处属性包括类属性和方法、字段属性

 

名称	类型 * 数量	含义
name_index	u2 * 1	属性名称，指向常量池Constant_Utf8_info的索引
attribute_length	u2 * 1	属性长度，用来控制后续访问字节的数量
info	info * 1	属性信息，不同的attribute信息不同

 

类的attribute有SourceFile存储源码文件信息-g:none/-g:source关开、InnerClass内部类信息、Deprecated、Synthetic、EnclosingMethod局部类匿名类的访问范围、Signature泛型特征签名、SourceDebugExtension额外调试信息如jsp调试、RuntimeVisibleAnnotations运行时可见的Annotation、RuntimeInvisibleAnnotations运行时不可见的Annotation、LocalVariableTypeTable使用特征签名代替描述符

另外还有一些描述Attribute本身的attribute，比如Code就包含有LineNumberTable、LocalVariableTable

此处不详细列出attribute