类文件结构

类文件结构

《深入理解Java虚拟机（第2版）》

Java虚拟机不和包括Java在内的任何语言绑定，它只与“Class文件”这种特定的二进制文件格式锁关联。

不管是Java代码编译为存储字节码的Class文件，还是使用JRuby等其他语言的编译器将程序代码编译为Class文件，虚拟机都可以加载。

Class类文件结构

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 attribute_count 1 attribute_info attributes attributes_count

魔数与Class文件的版本

每个Class文件的头4个字节称为魔数（Magic Number），它的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。

紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号：第5和第6字节是次版本号（Minor Version），第7和第8个字节是主版本号（Major Version）。

例如CAFEBABE00000032，其中0xCAFEBABE是魔数，次版本号的0x0000，主版本号是0x0032，也就是十进制的50.

常量池

紧接着主次版本号之后的是常量池入口，常量池可以理解为Class文件之中的资源仓库，它是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据类型，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一。

常量池中常量的数量是不固定的，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值（constant_pool_count）。这里的容量计数是从1而不是0开始的。例如CAFEBABE000000320016，其中0x0016（十进制22），这就代表常量池中有21项常量（索引值为1-21）。设计者将0项常量空出来是为了：在表达“不引用任何一个常量池项目”的含义，这种情况就可以把索引值置为0来表示。

常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用。字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为final的常量值等。而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了下面三类常量：
1. 类和接口全限定名
2. 字段的名称和描述符
3. 方法的名称和描述符

常量池中的数据项的类型如下表：

header 1 header 2 row 1 col 1 row 1 col 2 row 2 col 1 row 2 col 2 常量池中数据项类型 类型标志 类型描述 CONSTANT_Utf8_info 1 UTF-8编码的Unicode字符串 CONSTANT_Integer_info 3 int类型字面值 CONSTANT_Float_info 4 float类型字面值 CONSTANT_Long_info 5 long类型字面值 CONSTANT_Double_info 6 double类型字面值 CONSTANT_Class_info 7 对一个类或接口的符号引用 CONSTANT_String_info 8 String类型字面值 CONSTANT_Fieldref_info 9 对一个字段的符号引用 CONSTANT_Methodref_info 10 对一个类中声明的方法的符号引用 CONSTANT_InterfaceMethodref_info 11 对一个接口中声明的方法的符号引用 CONSTANT_NameAndType_info 12 对一个字段或方法的部分符号引用 CONSTANT_MethodHandle_info 15 表示方法句柄 CONSTANT_MmethodType_info 16 标志方法类型 CONSTANT_InvokeDynamic_info 18 表示移动动态方法调用点

可以使用Javap命令输出常量表：

javap -verbose TestClass.class

为什么Java中方法、字段名有最大值的限制？

每个方法、字段都需要在常量池中引用CONSTANT_Utf8_info型常量来描述名称，而常量池的最大值就是（0xffff，常量池容量计数值是u2类型的，2个字节），为65535（16^4-1）。

其他

后面还有访问标志、类索引、父类索引与接口索引集合、字段表集合、方发表集合等等等等。。不一一分析了，以后有机会再详细看。