Understand JVM：类文件结构

文章目录

1. 1. class文件的内部结构
   1. 1.1. u4 magic
   2. 1.2. u2 minor_version; u2 major_version
   3. 1.3. u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]
   4. 1.4. u2 access_flags
   5. 1.5. u2 this_class :
   6. 1.6. u2 super_class
   7. 1.7. u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; 接口索引集合，用来实现的接口格式以及接口类名
   8. 1.8. u2 fields_count; field_info fields[fields_count];
   9. 1.9. u2 methods_count; method_info methods[methods_count]
   10. 1.10. u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]
       1. 1.10.1. Code属性
       2. 1.10.2. Exceptions属性
       3. 1.10.3. LineNumberTable属性

Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在Class文件之中，中间没有添加任何分隔符。
根据Java虚拟机的规定，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，这种伪结构中只有两种数据类型：五符号数和表。

• 无符号数属于基本的数据类型：u1、u2、u4、u8来分辨代表1个字节、2个字节、4个字节、8个字节的无符号数。
• 表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的符合数据类型。

  class文件的内部结构

  ClassFile { 
  u4 magic; 
  u2 minor_version; 
  u2 major_version; 
  u2 constant_pool_count; 
  cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; 
  u2 access_flags; 
  u2 this_class; 
  u2 super_class; 
  u2 interfaces_count; 
  u2 interfaces[interfaces_count]; 
  u2 fields_count; 
  field_info fields[fields_count]; 
  u2 methods_count; 
  method_info methods[methods_count]; 
  u2 attributes_count; 
  attribute_info attributes[attributes_count]; 
  }

u4 magic

u4 magic是一个固定的值，每个Class文件的头4个字节成为魔数，它的唯一作用是判断这个文件是否为为一个能被虚拟机接受的Class文件，目前值是0xCAFEBABE。

u2 minor_version; u2 major_version

u2 minor_version; u2 major_version代表的是次版本号和主版本号。

u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]

u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; 这里面代表常量池个数以及常量池信息
由于常量池中的数量是不固定的，所以在常量池的入口需要放置一项u2类型的数据，代表常量池容量计数器。
常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用。
字面量比较接近Java语言层面的常量的概念，如文本字符串、被声明为final的常量值；
符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了下面三个类常量：

• 类和接口的全限定名
• 字段的名称好描述符
• 方法的名称和描述符

  u2 access_flags

  u2 access_flags : 类索引，代表class访问标记，这个标志用来标识一些类或接口层次的访问信息，包括这个Class是类还是接口，是否定义为public类型、是否定义为abstract类型等等，例如：public protected

  u2 this_class :

  父索引，代表这个类的名称 例如 java.lang.Object

  u2 super_class

  接口索引结合 : 代表父类名称

  u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; 接口索引集合，用来实现的接口格式以及接口类名

  类索引和父索引都是一个u2类型的数据，而接口索引集合是一组u2类型的数据的集合，Class文件中由这三项数据来确定这个类的继承关系。
  类索引用于确定这个类的全限定名；父索引用于确定确定这个类的父类的全限定名。由于Java不支持多继承，所以父类索引只有一个，除了java父索引用于确定确定这个类的父类的全限定名。由于Java不支持多继承，所以父类索引只有一个，除了java.long.Object之外，所有的Java类都有父类，因此除了java.long.Object外，所有Java类的父类索引都不为0。
  接口索引集合用来描述这个类实现了哪些接口。u2 interfaces_count为接口计数器，表示索引表的容量。如果该类没有实现任何接口，那么该计数器为0，后面接口的索引表不会再占用任何字节。

  u2 fields_count; field_info fields[fields_count];

  代表字段个数以及字段信息，用于描述接口或类中声明的变量。

  u2 methods_count; method_info methods[methods_count]

  方法个数以及方法信息

  u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]

  属性表集合，在Class文件、字段表、方法表、中都有可以携带自己的属性表集合。

  Code属性

  Java程序方法体里面的代码经过Javac编译器编译出来之后，最终变为字节码指令存储在Code属性之内。Code属性出现在方法表的属性集合之中，但并非所有的方法表都必须存在这个属性，比如抽象来和接口就不需要。

  Exceptions属性

  列举出方法中可能抛出的异常，也就是方法描述时在throws关键字后面列举的异常。

  LineNumberTable属性

  用于描述Java源代码行号与字节码行号之间的对应关系。