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请先看上一篇:Class类文件结构浅析
上一篇讲的都是理论。以下我们亲自实践一下。
首先编写一个简单的java类:
public class Test { private int m; private String str; public int func(int m,String str) { str += "OK"; m = 10; return -1; } public static void main(String[] arg) { String str = "test"; int m = 20; new Test().func(m,str); } }
紧接着我们使用javac编译器将其编译为class字节码格式。这篇文章以分析这个类的字节码为主。分析之前先介绍两个工具,一个是winHex,16进制编辑器,能够以16进制的形式查看class源文件。还有一个是jdk自带的反编译工具javap。我们能够一边分析16进制数据,一边对比着javap编译后的结果。
首先使用javap -verbose命令查看反编译结果。
C:UsersRowand jjDesktop>javap -verbose Test Classfile /C:/Users/Rowand jj/Desktop/Test.class Last modified 2014-5-2; size 616 bytes MD5 checksum cfd6b2e7d9d99dda3b84d1dbe87ce657 Compiled from "Test.java" public class Test SourceFile: "Test.java" minor version: 0 major version: 51 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Methodref #11.#26 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Class #27 // java/lang/StringBuilder #3 = Methodref #2.#26 // java/lang/StringBuilder."<init>":( )V #4 = Methodref #2.#28 // java/lang/StringBuilder.append:(Lj ava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; #5 = String #29 // OK #6 = Methodref #2.#30 // java/lang/StringBuilder.toString:( )Ljava/lang/String; #7 = String #31 // test #8 = Class #32 // Test #9 = Methodref #8.#26 // Test."<init>":()V #10 = Methodref #8.#33 // Test.func:(ILjava/lang/String;)I #11 = Class #34 // java/lang/Object #12 = Utf8 m #13 = Utf8 I #14 = Utf8 str #15 = Utf8 Ljava/lang/String; #16 = Utf8 <init> #17 = Utf8 ()V #18 = Utf8 Code #19 = Utf8 LineNumberTable #20 = Utf8 func #21 = Utf8 (ILjava/lang/String;)I #22 = Utf8 main #23 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #24 = Utf8 SourceFile #25 = Utf8 Test.java #26 = NameAndType #16:#17 // "<init>":()V #27 = Utf8 java/lang/StringBuilder #28 = NameAndType #35:#36 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/l ang/StringBuilder; #29 = Utf8 OK #30 = NameAndType #37:#38 // toString:()Ljava/lang/String; #31 = Utf8 test #32 = Utf8 Test #33 = NameAndType #20:#21 // func:(ILjava/lang/String;)I #34 = Utf8 java/lang/Object #35 = Utf8 append #36 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; #37 = Utf8 toString #38 = Utf8 ()Ljava/lang/String; { public Test(); 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 public int func(int, java.lang.String); flags: ACC_PUBLIC Code: stack=2, locals=3, args_size=3 0: new #2 // class java/lang/StringBuilder 3: dup 4: invokespecial #3 // Method java/lang/StringBuilder. "<init>":()V 7: aload_2 8: invokevirtual #4 // Method java/lang/StringBuilder. append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 11: ldc #5 // String OK 13: invokevirtual #4 // Method java/lang/StringBuilder. append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 16: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder. toString:()Ljava/lang/String; 19: astore_2 20: bipush 10 22: istore_1 23: iconst_m1 24: ireturn LineNumberTable: line 8: 0 line 9: 20 line 10: 23 public static void main(java.lang.String[]); flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=3, locals=3, args_size=1 0: ldc #7 // String test 2: astore_1 3: bipush 20 5: istore_2 6: new #8 // class Test 9: dup 10: invokespecial #9 // Method "<init>":()V 13: iload_2 14: aload_1 15: invokevirtual #10 // Method func:(ILjava/lang/String ;)I 18: pop 19: return LineNumberTable: line 15: 0 line 16: 3 line 17: 6 line 18: 19 }大家可能看的有点晕,不要紧,我们一步一步来分析。以下我们使用winhex打开Test.class文件:
准备工作都做好了,以下開始分析吧。假设你对class文件一无所知,请先阅读上一篇文章。
通过上一篇文章,我们了解了class文件的基本结构,首先来回想一下,class文件是由一组以8位字节为基础单位的二进制流,各个数据项目严格依照顺序紧凑的排列在一起,中间没有不论什么分隔符。
class文件格式以一种类似c语言结构体的伪结构存储,这样的伪结构仅仅有两种数据类型:
无符号数和表。无符号数是基本数据类型,以u1 u2 u4 u8代表1字节 2字节 4字节 8字节,表是由多个无符号数或者其它表构成的复合结构。
整个class文件就是一张表,其结构例如以下:
ClassFile { u4 magic;//魔数(0xCAFEBABE) u2 minor_version;//次版本 u2 major_version;//主版本 u2 constant_pool_count;//常量池容量计数值 cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池 u2 access_flags;//訪问标志 u2 this_class;//类索引 u2 super_class;//父类索引 u2 interfaces_count;//接口计数器 u2 interfaces[interfaces_count];//接口索引集合 u2 fields_count;//字段计数器 field_info fields[fields_count];//字段表 u2 methods_count;//方法计数器 method_info methods[methods_count];//方法表 u2 attributes_count;//属性表计数器 attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合 }
以下看头四个字节,正好是0xCAFEBABE,即所谓的魔数。紧接着四个字节是0x0000 0033。相应10进制为51,这代表当前class文件的版本,查表后发现是JDK1.7.0。
接下来就是所谓的常量池了,首先是常量池计数器,值为0x0027,相应10进制为39,说明一共同拥有38项常量(第0项保留),对比javap反编译后的汇编代码也能够证实(#38)。
常量池中的项目类型以一个u1类型的tag标识,比方0x0A(offset为0000 000A),十进制为10,这个tag代表的是CONSTANT_Methodref_info类型(查表可知),表示对类中方法的符号引用。
紧接着两个字节(u2)为类描写叙述符索引,值为0x000B(第11项常量池数据项),再接着的两个字节是名称和类型描写叙述符,值为0x001A(第26项常量池数据项)。这四个字节都引用了常量池其它数据项。反编译的结果例如以下,能够看到方法的类描写叙述符为java/lang/Object,名称和类型描写叙述符"<init>":<v>.
第一项常量分析完成,咱们往下看,紧接着一个字节是0x07,该tag相应的表是CONSTANT_Class_info类型:
所以紧随其后的两个字节为指向全限定名的常量项的索引,值为0x001B,指向常量池第27项常量。例如以下:
能够发现第27项常量的头一个字节为0x01,即CONSTANT_Utf8_info:
所以接下来的两个字节为字符串所占的字节数。0x0017。即十进制的23,所以接下来的23个字节即为字符串值。查看winhex可知,值为:java/lang/StringBuilder:
对比一下汇编代码:
说明我们解读没有不论什么问题。
第二项常量分析完成,看第三项,tag值为0x0A,又是一个
CONSTANT_Methodref_info,依照上面的分析流程分析....
因为常量池太过庞大,这里仅分析到这。后面的大家能够自己分析,然后对比汇编代码验证你的分析结果。
常量池之后的表项为access_flags,即訪问标志,占两个字节(u2)。怎样在winhex中找到两个字节呢?这里有个技巧,通过刚才的汇编代码发现常量池最后一项常量为#38,该常量后即为訪问标志位:
在winhex中找到这个串:
所以红色圈出来的两个字节即为訪问标志,0x0021。
这正好是0x0020|0x0001(查表),所以訪问标志为ACC_PUBLIC,ACC_SUPER。查看汇编代码:
验证了我们的解析结果,是不是非常easy?
接下来各自是this_class和super_class即本类索引和父类索引,
this_class值为0x0008,类索引为8。即常量池的第8项:
super_class值为0x000B,类索引为11,即常量池的第11项:
能够清晰的看出类名为Test。父类为Object。
接下来是接口计数器。值为0x0000,代表这个类没有实现不论什么接口。
至此。我们分析完了类索引。父类索引,接口索引。
以下到了字段表集合了。
首先两个字节为字段表计数器。值为0x0002:
有两个字段。咱仅仅分析第一个字段。
头两个字节0x0002为訪问标志,相应的是private:
紧接着两个字节为字段简单名称。0x000C,指向常量池的第12项,值为m。然后0x000D为字段描写叙述符,指向常量池的第13项,值为I。代表Int,最后两个字节为属性表,值为0x0000。到这里我们能够猜測源文件里有个私有成员变量定义:private int m,与事实相符!接下来第二个字段为private String str。
字段表分析到这,接下来是方法表。事实上方法表跟字段表格式是基本一致的,依照上面流程就可以。首先是方法表计数器0x0003,代表有三个方法(多的那个方法是<init>方法),看第一个,訪问标志位0x0001,相应的是public,然后名称索引位0x0010,指向第16项常量,这是名称索引:
然后是0x0011,为描写叙述符索引:
即为init方法。
好了,方法表就分析到这了。
整个class文件也分析的差点儿相同了。相信大家看完之后对class文件结构会有进一步的了解的。