JVM Class详解之一

首先看Class中包含哪些信息简单的说所有Java文件中有的信息class文件都有，编译器帮我们将java文件转化成了JVM能看懂的class格式而已

Class 概述

Class文件是一组以8位字节为基础的二进制流，各个数据项目按照严格顺序紧凑排列在Class文件中。
所有的16位，32位，64位长度的数据将被构造成2个，4个，8个字节单位来标示。

ClassFile结构

类型	名称	数量
u4	magic	1
u2	minor_version	1
u2	major_version	1
u2	constant_pool_count	1
cp_info	constant_pool	constant_pool_count-1
u2	access_flags	1
u2	this_class	1
u2	super_class	1
u2	interfaces_count	1
u2	interfaces	interfaces_count
u2	fields_count	1
field_info	fields	fields_count
u2	methods_count	1
method_info	methods	methods_count
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

class格式说明

• magic：魔数，魔数的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机所接受的Class文件。魔数值固定为0xCAFEBABE
• minor_version、major_version： 分别为Class文件的副版本和主版本
• constant_pool_count： 常量池计数器，constant_pool_count的值等于constant_pool表中的成员数加1
• constant_pool[]： 常量池，constant_pool是一种表结构，它包含Class文件结构及其子结构中引用的所有字符串常量、类或接口名、字段名和其它常量。常量池不同于其他，索引从1开始到constant_pool_count -1
• access_flags： 访问标志，access_flags是一种掩码标志，用于表示某个类或者接口的访问权限及基础属性
• this_class： 类索引，this_class的值必须是对constant_pool表中项目的一个有效索引值
• super_class： 父类索引
• interfaces_count： 接口计数器，interfaces_count的值表示当前类或接口的直接父接口数量
• interfaces[]： 接口表，interfaces[]数组中的每个成员的值必须是一个对constant_pool表中项目的一个有效索引值，它的长度为interfaces_count
• fields_count： 字段计数器
• fields[]： 字段表，fields[]数组中的每个成员都必须是一个fields_info结构的数据项
• methods_count： 方法计数器
• methods[]： 方法表，methods[]数组中的每个成员都必须是一个method_info结构的数据项
• attributes_count： 属性计数器
• attributes[]： 属性表，attributes表的每个项的值必须是attribute_info结构

---

废话不多说HelloWorld搞起

public class HelloWorld
{
String str = "";

public String getStr()
{
return str;
}

public void setStr(String str)
{
this.str = str;
}
}

编译成class文件以后，只用javap -verbose HelloWorld.class 指令可以查看当前class的内容

同时使用UE打开class文件

我们来一起看下ClassFile结构

前4个字节为魔数，也就是0xCAFEBABE，这里都是十六进制

魔数后2个字节为副版本号，这里副版本号是0

主版本号0x0033，转为十进制，主版本号是51 标示当前class是通过jdk 1.7编译的，0x32是jdk1.6 0x31是jdk1.5

这两个字节是常量池计数器，常量池的数量为0x001A，转为十进制是26，也就是说常量池索引为1~26

从常量池开始

常量池计数器后面紧跟着就是常量池的内容
所有的常量池项都具有如下通用格式：

cp_info 
{ 
u1 tag; 
u1 info[]; 
}
CONSTANT_Class_info 
{ 
u1 tag; 
u2 name_index; 
}
CONSTANT_Fieldref_info 
{ 
u1 tag; 
u2 class_index; 
u2 name_and_type_index; 
}
CONSTANT_Methodref_info 
{ 
u1 tag; 
u2 class_index; 
u2 name_and_type_index; 
}
CONSTANT_InterfaceMethodref_info 
{ 
u1 tag; 
u2 class_index; 
u2 name_and_type_index; 
}
CONSTANT_NameAndType_info 
{ 
u1 tag; 
u2 name_index; 
u2 descriptor_index; 
}
CONSTANT_Utf8_info 
{ 
u1 tag; 
u2 length; 
u1 bytes[length]; 
}
CONSTANT_MethodHandle_info 
{
u1 tag; 
u1 reference_kind; 
u2 reference_index; 
}

后面的0x07对应tag找到是CONSTANT_Class，标示接下来的是一个class的信息。后面的 00 02 是class的name_index 标示指向常量池的第二个常量。我们再看第二个常量

第二个常量是01开头，我们查看常量类型表中对应是Utf-8，再按照utf-8的结构，后面的00 0A代表了这个utf-8的长度这里长度转换为10进制是11,后面紧跟着utf-8的实际内容


再后面0x 07，是常量池的下一个产量，也是一个class信息，后面跟00 04，name_index执行常量池的
第4个常量。

第4个常量又是utf-8，后面长度为 0x10 十进制为16，接下来的为实际内容

接下来都可以按照此方法分析。
直观结果可以通过javap指令查看

常量池后面紧跟的2个字节是Access Flag，这个表示用于标示类或接口层次的访问信息，如这个Class是类还是接口，是否为public类型，是否定义为abstrace类型。
标志名称 标志值 含义
ACC_PUBLIC 0x0001 是否为public类型
ACC_FINAL 0x0010 是否被声明为final，只有类可设置
ACC_SUPER 0x0020 是否允许使用invokespecial字节码指令，JDK1.2以后编译出来的类这个标志为真
ACC_INTERFACE 0x0200 标识这是一个接口
ACC_ABSTRACT 0x0400 是否为abstract类型，对于接口和抽象类，此标志为真，其它类为假
ACC_SYNTHETIC 0x1000 标识别这个类并非由用户代码产生
ACC_ANNOTATION 0x2000 标识这是一个注解
ACC_ENUM 0x4000 标识这是一个枚举
我们这里0021标示为public Class

接下来的是类索引，父类索引与接口索引集合
this_class,super_class,interfaces_count,interfaces

类索引

为2个字节

这里为00 01，指向常量池中第一个常量，之前我们分析过常量池中第一个常量为Class类型，内容指向第二个常量UTF-8的HelloWorld。
标示当前名为HelloWorld

父类索引

也是2个字节

指向常量中第三个常量，对应内容为java/lang/Object

接口数量

表示接口数量为0

字段表集合

00 01 标示字段数量为1
字段表的格式如下

类型	名称	数量
u2	access_flags	1
u2	name_index	1
u2	descriptor_index	1
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_coun

accessFlags为 00 00 当时当前字段无修饰符
字段修饰符格式如下

标志名称	标志值	含义
ACC_PUBLIC	0x0001	字段是否为public
ACC_PRIVATE	0x0002	字段是否为private
ACC_PROTECTED	0x0004	字段是否为protected
ACC_STATIC	0x0008	字段是否为static
ACC_FINAL	0x0010	字段是否为final
ACC_VOLATILE	0x0040	字段是否为volatile
ACC_TRANSIENT	0x0080	字段是否为transient
ACC_SYNTHETIC	0x1000	字段是否为编译器自动产生
ACC_ENUM	0x4000	字段是否为enum

name_index为 00 05指向常量池中的第五个常量
第5个常量为str，变量名为str

descriptor_index指向常量池第6个变量，为Ljava/lang/String类型
attributes_count（属性计数器，占2字节，0x0000，所以该字段没有额外需要描述的信息）

方法集合

method_count： 00 03 有3个方法
methods：方法表集合

类型	名称	数量
u2	access_flags	1
u2	name_index	1
u2	descriptor_index	1
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_coun

access flags的定义见下表

标志名称	标志值	含义
ACC_PUBLIC	0x0001	字段是否为public
ACC_PRIVATE	0x0002	字段是否为private
ACC_PROTECTED	0x0004	字段是否为protected
ACC_STATIC	0x0008	字段是否为static
ACC_FINAL	0x0010	字段是否为final
ACC_SYNCHRONIZED	0x0020	字段是否为synchronized
ACC_BRIDGE	0x0040	方法是否是由编译器产生的桥接方法
ACC_VARARGS	0x0080	方法是否接受不定参数
ACC_NATIVE	0x0100	字段是否为native
ACC_ABSTRACT	0x0400	字段是否为abstract
ACC_STRICTFP	0x0800	字段是否为strictfp
ACC_SYNTHETIC	0x1000	字段是否为编译器自动产生

这里方法access flags 为 00 01 说明方法为public的
name_index为00 07，方法名指向常量中第7个常量方法名为, descriptor_index为常量池第8个常量（）V


attributes_count 为 00 01标示这个方法的属性表集合中有一个属性。属性名称为接下来2位0x0009，指向常量池中第9个常量：Code
接下来4位为 00 00 00 3D标示Code属性值的字节长度为3D，接下来为00 02标示该方法的操作数栈的深度最大值为2.
00 01标示该方法的局部变量占用空间为1.

接下来4位00 00 00 0B 为机器编译生成字节码指令的长度为11，后面11个字节就是字节码指令（字节码指令可查询虚拟机字节码指令表），这里字节码指令长度用4个字节标示，所有字节码指令超长Class编译会失败的。
再接下来为 00 00标示Code属性异常表结合为空。
再后面为 00 02,，说明Code带有2个属性， 00 10即为Code属性第一个属性的属性名成指向常量池中第16个常量
接下来的00 00 00 0E 标示LinueNumberTable属性值所占字节长度为15.接下来2位 00 03标示该line number table中有3个line number table表，start pc为 00 00 line number第 00 01个为00 04 第 00 02个为 00 0A 
再后面的 00 01又是第二个方法的access flags，接着开始第二个方法。

from: https://yq.aliyun.com/articles/7241?spm=5176.100239.blogcont37179.10.F6pHuW

 

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