jvm(4)：类文件结构

类文件结构

魔数Magic Number

每个Class文件的头4个字节是魔数。值为0xCAFEBABE

唯一作用：确定这个文件是一个能被虚拟机接受的Class文件

Class文件的版本

紧挨着魔数的4个字节是Class文件的版本号：第5、6个字节是次版本号，第7、8个字节是主版本号。

高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件，但不能运行以后版本的Class文件。

常量池

在常量池的入口处是常量池容量计数值，占两个字节。

例如，值为0x0016，即22，表示常量池中有21项常量。0表示不引用任何一个常量池项目

常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用。

常量池中每一项常量都是一个表。表开始的第一位是一个u1类型的标志位，代表当前这个常量属于哪种常量类型。[比如是类或接口，标志位是0x07，类型是CONSTANT_Class_info，即class]

14种常量类型各自均有自己的结构。[类结构是u1-tag,u2-name_index，值为0x0002，即class #2]

访问标志

两个字节，用于识别一些类或者接口层次的访问信息。

例如，值为0x0200的ACC_INTERFACE标识这是一个接口

类索引和父类索引

都是一个u2类型的数据。

类索引，用于确定这个类的全限定名。指向一个类描述符常量。

例如，类索引值为0x0001，即const #1

父类索引，用于确定这个类的父类的全限定名。除了java.lang.Object外，所有Java类的父类索引都不为0。

接口索引集合

一组u2类型的数据的集合。

接口索引集合，用于描述这个类实现了哪些接口。按照implements语句后的接口顺序从左到右排序在接口索引集合中。

若值为0，则表示没有实现任何接口。否则后面跟着一个索引表。

字段表集合

用于描述接口或者类中声明的变量。包括类级变量以及实例级变量。不包括方法内部的局部变量。

某些信息[比如作用域、可变性、并发可见性等]可以使用标志位。

某些信息[比如字段名、字段类型]可以引用常量池中的常量来描述。

类型	名称	数量	含义
u2	access_flags	1	标志位
u2	name_index	1	字段的简单名称
u2	description_index	1	字段和方法的描述符
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count	属性表

描述符：用一个大写字符表示基本数据类型和void，用L对象的全限定名表示对象类型，用[表示数组类型。

方法的描述符：按照先参数列表，后返回值的顺序描述。[()V 表示 void inc()]

例如，access_flags=ACC_PRIVATE，name_index=m，description_index=I，则表示源代码为private int m;

属性表集合用于存储一些额外的信息。[比如初始化的值]

字段表不会列出从超类或者父接口中继承而来的字段，但内部类有可能会自动添加指向外部类实例的字段。

字段无法重载的根本原因是：字段的描述符+字段名不可以重复。

方法表集合

和字段表集合差不多。属性表中有一个code属性，存放的是方法里的java代码经过编译器编译的字节码指令。

方法表不会出现来自父类却没有被override的方法，但有可能出现类构造器<clinit>方法和实例构造器<init>方法。

方法可以重载：与原方法有同样的简单名称，但是有不同的特征签名[参数列表，不包含返回值]。

属性表集合

Code属性

方法里的java代码经过编译器编译的字节码指令。

Exceptions属性

列举方法中可能抛出的受查异常checked exceptions。

LineBumberTable属性

描述java源码行号与字节码行号之间的对应关系。

LocalVariableTable属性

描述栈帧中局部变量表中的变量与java源码中定义的变量之间的关系。

SourceFile属性

用于记录生成这个Class文件的源码文件名称。

ConstantValue属性

通知虚拟机自动为静态变量赋值。

InnerClasses属性

用于记录内部类与宿主类之间的关联。

Deprecated及Synthetic属性

Deprecated用于表示某个类、字段或者方法已经被程序作者定为不再推荐使用。

Synthetic代表此字段或者方法不是由Java源码直接产生的，而是由编译器自行添加的。

StackMapTable属性

变长属性，位于code属性的属性表中。在类加载的字节码验证阶段被新类型检查验证器使用。

Signature属性

记录泛型签名信息。

BootstrapMethods属性

变长属性，用于保存invokedynamic指令引用的引导方法限定符。

字节码指令

JVM采用面向操作数栈的架构，大多数的指令都不包含操作数，只有一个操作码。

具体可以看jvm指令手册。

数据类型

• i：int
• l：long
• s：short
• b：byte
• c：char
• f：float
• d：double
• a：reference

加载和存储指令

局部变量->栈：iload

操作数栈->局部变量表：istore

常量->操作数栈：bipush、sipush、ldc、iconst

扩充局部变量表的访问索引：wide

运算指令

类型转换指令

对象创建与访问指令

操作数栈管理指令

控制转移指令

方法调用和返回指令

异常处理指令

同步指令