jvm学习脉络

class文件格式

• 类和接口不一定定义在文件里，也可以通过类加载器直接生成
• class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，16位、32位、64位分别通过构造2个、4个、8个连续的8位字节来表示
• 必须严格按顺序存放，不能有间隔
• class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储数据，这种伪结构中只有两种数据类型：无符号数和表。
• class文件中的数据要么是单个值，要么是二维表。
• 表的每一项长度不固定
• 可以使用java.io.DataInput、java.io.DataInputStream、java.io.DataOutput、java.io.DataOutputStream来访问这种格式的文件

class文件的组织结构

文件结构

• 魔数
  唯一作用是确保文件能被虚拟机接受，固定值不变，是 oxCAFEBABE
• 本文件的版本信息
  主版本号(major_version)和副版本号(minor_version)共同构成了class文件的版本号

常见的jdk1.8的版本就是52.0,就是44+8.0来的

• 常量池
  主要保存字符串常量、类名、接口名、
  常量池以 1~constant_pool_count-1 为索引，第一个字节为类型标记，用于标记格式，称为tagbyte
• 访问标志

由标志构成的掩码，用于表示类或者接口的访问权限

• 类索引
  必须是常量表的有效索引
  CONSTANTS_Class_info结构体
• 父类索引
  必须是常量表的有效索引
  0或者CONSTANT_Class_info结构体类型
• 接口索引集合
  0~interfaces_count
• 字段表集合
  field_info结构
• 方法表集合
  method_info结构
• 属性表集合
  attribute_info结构

字段描述符

方法描述符

0个或者多个参数描述符，以及一个返回值描述符。V 表示方法没有返回值。

常量池

常量池的通用结构

CONSTANT_Class_info

数组类型的描述符中描述的数组，维度必须小于255。

CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info和CONSTANT_InterfaceMethodref_info

CONSTANT_String_info

成员必须是 CONSTANT_Utf8_info 结构

CONSTANT_Integer_info和CONSTANT_Float_info

• Integer采用高位优先存储
• Float按照IEEE 754标准存储

CONSTANT_Long_info和CONSTANT_Double_info

所有的成员都占2个项的空间。备注：历史设计原因。

long的表示

double的表示，同样是IEEE 754标准

CONSTANT_NameAndType_info

tag最大值为CONSTANT_NameAndType(12)

CONSTANT_Utf8_info

tag值为CONSTANT_Utf8(1)

Utf8标注具体规则如下

CONSTANT_MethodHandle_info

tag最大值CONSTANT_MethodHandle(15)

CONSTANT_MethodType_info

tag的最大值为CONSTANT_MethodType(16)

CONSTANT_InvodeDynamic_info

tag的最大值为CONSTANT_InvodeDynamic(18)

字段

每个字段都是 field_info 结构定义的

方法

所有的方法都是由 method_info 结构来定义

属性

ConstantValue属性

Code属性

StackMapTable属性

Exceptions属性

InnerClass属性

EnclosingMethod属性

Synthetic属性

Signature属性

SourceFile属性

SourceDebugExtension

LineNumberTable属性

LocalVariableTable属性

LocalVariableTypeTable属性

Deprecated属性

RuntimeVisiableAnnotations属性

RuntimeInvisiableAnnotation属性

RuntimeVisiableParameterAnnotions属性

RuntimeinvisiableAnnotations属性

RuntimeVisiableTypeAnnotations属性

target_info联合体

type_path机构体

RuntimeInvisiableTypeAnnotayions属性

AnnotationDefault属性

BootstrapMethods属性

MethodParameters属性

格式检查

• 前四个字节必须是正确的魔数
• 所有属性必须符合合适的长度
• class文件的内容不能缺失，尾部也不能有多余的字节
• 常量池必须符合约束

代码约束

静态约束

静态约束确定了虚拟机指令在Code数组中是如何排列的

结构化约束

Code数组上的结构化约束是为了限制Java虚拟机指令直接的关系

文件校验

类型检查验证

• 版本号大于50的必须使用类型检查验证。既jdk版本必须大于jdk1.6

类型推导验证

虚拟机限制

Java虚拟机结构

Java虚拟机编译器

加载链接与初始化

虚拟机指令集