Java Class文件结构分析
学习
Java
虚拟机对于理解
AOP
，反射，并发同步、垃圾回收、代码优化等方面都会有不少帮助，有时候还是有必要对底层的原理做一下了解。不过看起来确实比较费解。可以一步一步来，能看懂多少是多少。
Java
虚拟机可以从
class
字节码文件、类装载体系结构、对象生命周期、执行引擎、
API
规范等几个方面来学习。
Class
文件是
java
虚拟机的基础，从
class
文件结构中可以学习到
java
虚拟机的一些基本原理。
本文主要介绍
class
文件的设计结构，为后面的话题打下一个基础。
(
主要参考了深入
java
虚拟机这本书和网上资料
)
1.
ClassFile
基本定义
Classfile
是一个连续的
8
位字节二进制流，数据项按照顺序存储在
class
文件中，相邻项没有间隔，占多字节空间的项时，高位在前。
ClassFile
文件格式是固定的，按照顺序
|
名称 |
长度 |
描述 |
备注 |
|
majic |
4 |
魔数 |
Od –x |
|
Minor_version |
分别 |
主次版本号： |
如果 |
|
Constantpool_count,constanpool |
不固定 |
常量池：包含了文件中类和接口相关的常量。文字字符串、 |
入口列表的形式来存储。每个常量池入口都从一个长度为一个字节的标志开始。除了字面常量还可以容纳字段名称、方法名称和类的全限名等。 |
|
Access_flags |
2 |
访问标志 |
指明了是类还是接口、是抽象还是具体。公共、 |
|
This_class |
2 |
本身是一个常量池的索引，指向了常量池中该类全限定名的常量池入口 |
|
|
Super_class |
2 |
指向父类全限定名 |
|
|
Interface_count |
不固定 |
该类实现的接口数量， |
|
|
FiledsCount |
不固定 |
字段数量和字段的信息表。描述了字段的类型、描述符等。 |
|
|
Methods_count |
不固定 |
方法总数和方法本身。使用 |
每一个方法都会有一个 |
|
Attributes_count |
不固定 |
属性总数和属性本身。写出了 |
|
2.
CLassFile
详细结构
根据如上格式定义成结构体如下
(
以下内容参考了文章
http://hi.baidu.com/52dege/blog/item/f33a3cf4092491dbf3d3854f.html
)
：
ClassFile {
u4 magic; //
必须为
: 0xCAFEBABE
u2 minor_version;
u2 major_version; //CLASS
文件结构主次版本号
JAVA2
支持
45.0-46.0
u2 constant_pool_count; //
记录常量信息
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; //
计数从
1
开始
u2 access_flags; //class/interface
访问权限
u2 this_class; //
指向
constant_poll
中的有效索引值
u2 super_class; //0
或指向
constant_poll
中的有效索引值
,
对于
interface
必须为非
0
u2 interfaces_count; //superinterfaces
的个数
u2 interfaces[interfaces_count]; //
计数
[0,count-1)
对应
constant_pool
中的一个索引值
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count]; //
主要用于记录
class
及实例中的变量
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
对于上面的
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1],
是一个
cp_info
结构体的系列。
cp_info {
u1 tag;
u1 info[];
}
在
java
虚拟机规范里面一共定义了
12
种
cp_info
，
tag
值从
1
到
12
：
CONSTANT_Utf8
1
CONSTANT_Integer
3
CONSTANT_Float
4
CONSTANT_Long
5
CONSTANT_Double
6
CONSTANT_Class
7
CONSTANT_String
8
CONSTANT_Fieldref
9
CONSTANT_Methodref
10
CONSTANT_InterfaceMethodref
11
CONSTANT_NameAndType
12
(
好像没有
2
？？？书上暂时也没看到。
)
对应的
cp_info
结构分别如下：
CONSTANT_Utf8
CONSTANT_Utf8_info {
u1 tag;
//tag
值等于
1
u2 length;
u1 bytes[length];//
存储字符串数组
}
这