Class文件结构

JVM原理 篇二

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1. 概述：Class文件是一组以8字节为基础单位的二进制流（JVM相当于一个虚拟的计算机，计算机只能识别0,1代码），各个数据项目都按照顺序进奏地排列在Class文件中，中间没有任何分隔号，节约内存。当遇到需要占用8位字节以上空间的数据项是按照高位在前的方式分割成若干个8位字节。Class文件采用只有无符号数和表的伪结构方式来存储数据。

   • 无符号数：用u1,u2,u4,u8分别代表1,2,4,8字节的无符号数，可以描述数字，索引引用，数量值，UTF-8编码字符创。

   • 表：由多个无符号数或者其他表作为数据项的符合数据类型，所有表都习惯以“_info”结尾。

2. Class文件头:每个Class文件的头四个字节成为魔数（CAFEBABE），确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件.因为Class文件没有空隙存在，采取伪结构存储数据，所以只能规定一个数让JVM识别Class文件，识别出来才会加载。后面四个字节表示的是最小的版本号和最大的版本号，如果此Class文件的第5,6,7,8字节是0x00 00 00 30，则代表此Class文件只能被1.5及以上版本的虚拟机加载。JVM在加载一个Class文件之前会去检查以上8个字节，看是否符合其标准，符合则加载。

3. 常量池：常量池开始有一个u2类型数据（2字节）代表该类中常量的数
   量，容量计数是从1开始的，0是保留常量。常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用。当虚拟机运行时要在常量池中获取符号引用和字面量（final修饰的常量，也是他之所以不可以改变其值得原因，因为直接保存其字面量值在常量池中，而不是引用），再在类创建时或者运行时解析，翻译得到具体的内存地址之中。常量池中的每一项常量都是一个表。每个表开始u1类型数据代表这一项常量是什么类型的常量，后两个字节代表了常量池索引。指向UTF-8类型常量或者其他类型。

   • UTF-8常量类型：第一个字节表示该常量是什么类型，后两个字节表示后面所存储的字符串的总字节数，再后面则是内容。
     

   • Fieldref、Methodref:第3.4字节表示的是哪个类，类中此常量的位置
     

   • Class常量类型：表示该类的名称，同样，指向另外一个UTF-8类型常量。

4. 类信息：常量池后面就是关于类本身的信息描述（共8个字节），由两个字节表示这个类的访问控制描述；后面两个字节代表该类的名称；依次是父类的名称，接口的名称。

5. Fields和Methods定义：前四个字节分别代表该类中定义了多少属性和多少方法；两个字节表示方法和属性的访问控制；接下来的四个字节代表的是方法的名称和描述，也就是NameType;接下来就是方法内部具体的代码实现的定义。两个字节的name代表接下来是方法的什么方面的定义，四个字节代表这个方法的代码长度；两个字节代表该方法操作数栈深度最大值；两个字节代表局部变量表所需的存储空间,单位是slot；如果发现超过这两个值，JVM就会拒绝加载。四个字节代表方法中的的命令有几个字节；两个字节代表方法中抛出的异常；接下来是方法中存在的代码属性描述，比如说，行号，Class文件和源码之间就是通过行号关联起来的。
6. LineNumbertable:用于描述Java源代码和字节码之间的对应关系。默认生成到Class文件中，不是必须的，可以去掉（javac是使用 -g:none）。LineNumberTable中包含多个line a:b,a代表这行代码在源代码中的行号，b代表这行代码的第一条Class文件在此Class文件开始时的字节码偏移量。
7. LocalVariableTable:用于描述栈帧中局部变量表中的变量和Java源码中定义的变量只能建的关系，默认生成，可以取消（-g:none）.Start表示该变量被复制到局部变量表中，生命周期开始的字节码偏移量，Length指令表示作用范围覆盖的长度，index是这个局部变量在栈帧局部变量表中slot的位置。name_index和signature指向UTF-8型常量，分别代表局部变量的名字和类型。