1、Class文件是一组以8位字节为基础单元的二进制流,各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在Class文件中,中间没有任何的分隔符,这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部都是程序运行的必要数据,没有空隙存在。当遇到需要占用8位字节以上空间的数据项时,则会按照高位在前的方式分割为若干个8位字节进行存储。
2、按照Java虚拟机规定,Class文件格式采用一种类似C语言结构体的伪机构来存储,这种伪结构中只有两种数据类型:无符号数和表。
3、无符号数属于基本的数据类型,以u1、u2、u4、u8来分别代表1个字节、2个字节、4个字节和8个字节的无符号数,无符号数可以用来描述数字、索引引用、数量值、或者按照UTF-8编码构成字符串值。
4、表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的复合数据类型,所有表都习惯性地以"_info"结尾。表用于描述有层次关系的复合结构的数据,整个Class文件本质上就是一张表,它由如下所示的数据项构成。
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 | interface_count | 1 |
u2 | interfaces | interface_count |
u2 | fields_count | 1 |
field_info | fields | fields_count |
u2 | methods_count | 1 |
method_info | methods | methods_count |
u2 | attributes_count | 1 |
attribute_info | attributes | attributes_count |
5、cp_info,常量池中主要存放两大类常量:字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。字面量比较接近于Java语言层面的常量概念,人文本字符串、被声明为
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:
常量池中的每一项常量都是一个表,共有11种结构各不相同的表结构数据,这11种表都有一个共同的特点,就是表开始的第一位是一个url类型的标志符(tag,取值为1至12,缺少标志位2的数据类型),代表当前这个常量属于哪种常量类型,11种常量类型所代表的具体含义如下:
类型 | 标志 | 描述 |
CONSTANT_Utf8_info | 1 | UTF-8编码的字符串 |
CONSTANT_Integer_info | 3 | 整型字面量 |
CONSTANT_Float_info | 4 | 浮点型字面量 |
CONSTANT_Long_info | 5 | 长整型字面量 |
CONSTANT_Double_info | 6 | 双精度浮点型字面量 |
CONSTANT_Class_info | 7 | 类或接口的符号引用 |
CONSTANT_String_info | 8 | 字符串类型字面量 |
CONSTANT_Fieldref_info | 9 | 字段的符号引用 |
CONSTANT_Methodref_info | 10 | 类中方法的符号引用 |
CONSTANT_InterfaceMethodref_info | 11 | 接口中方法的符号引用 |
CONSTANT_NameAndType_info | 12 | 字段或方法的部分符号引用 |
之所以说常量池是最繁琐的数据,是因为这11种常量类型各自均有自己的结构。11种常量池的结构定义总结如下:
常量 | 项目 | 类型 | 描述 |
CONSTANT_Utf8_info | tag | u1 | 值为1 |
length | u2 | UTF-8编码的字符串占用了字节数 | |
bytes | u1 | 长度为length的UTF-8编码的字符串 | |
CONSTANT_Integer_info | tag | u1 | 值为3 |
bytes | u4 | 按照高位在前存储的int值 | |
CONSTANT_Float_info | tag | u1 | 值为4 |
bytes | u4 | 按照高位在前存储的float值 | |
CONSTANT_Long_info | tag | u1 | 值为5 |
bytes | u8 | 按照高位在前存储的long值 | |
CONSTANT_Double_info | tag | u1 | 值为6 |
bytes | u8 | 按照高位在前存储的double值 | |
CONSTANT_Class_info | tag | u1 | 值为7 |
index | u2 | 指定全限定名常量项的索引 | |
CONSTANT_String_info | tag | u1 | 值为8 |
index | u2 | 指定字符串字面量的索引 | |
CONSTANT_Fieldref_info | tag | u1 | 值为9 |
index | u2 | 指定声明字段的类或接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项 | |
index | u2 | 指向字段描述符CONSTANT_NameAndType的索引项 | |
CONSTANT_Methodref_info | tag | u1 | 值为10 |
index | u2 | 指定声明方法的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项 | |
index | u2 | 指定名称及类型描述符CONSTANT_NameAndType的索引项 | |
CONSTANT_InterfaceMethodref_info | tag | u1 | 值为11 |
index | u2 | 指向声明方法的接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项 | |
index | u2 | 指定名称及类型描述符CONSTANT_NameAndType的索引项 | |
CONSTANT_NameAndType_info | tag | u1 | 值为12 |
index | u2 | 指向该字段或方法名称常量项的索引 | |
index | u2 | 指向该字段或方法描述符常量项的索引 |
可以使用javap工具的-verbose参数输出TestClass.class文件的字节码内容。
6、字段表(field_info)用于描述接口或类中声明的变量。字段(field)包括了类级变量或实例级变量,但不包括在方法内部声明的变量。字段表结构如下:
类型 | 名称 | 数量 |
u2 | access_flags | 1 |
u2 | name_index | 1 |
u2 | descriptor_index | 1 |
u2 | attributes_count | 1 |
attribute_info | attributes | attributes_count |
7、方法表的结构同字段表一样,仅在访问标志和属性表集合的可选性中有所区别。
类型 | 名称 | 数量 |
u2 | access_flags | 1 |
u2 | name_index | 1 |
u2 | descriptor_index | 1 |
u2 | attributes_count | 1 |
attribute_info | attributes | attributes_count |
8、属性表(attribute_info)在Class文件、字段表、方法表中都可以携带自己的属性表集合,用于描述某些场景专有的信息。
与Class文件中其他数据项目要求严格的顺序、长度和内容不同,属性表集合的限制稍微宽松了一些,不再要求各个属性表具有严格的顺序,并且只要不与已有的属性名重复,任何人实现的编译器都可以向属性表中写入自己定义的属性信息,java虚拟机运行时会忽略掉它不认识的属性。为了能正确地解析Class文件,《Java虚拟机规范(第二版)》中预定义了9中虚拟机应当能识别的属性,具体如下所示:
属性名称 | 使用位置 | 含义 |
Code | 方法表 | Java代码编译成的字节码指令 |
ConstantValue | 字段表 | final关键字定义的常量值 |
Deprecated | 类、方法表、字段表 | 被声明为deprecated的方法和字段 |
Exceptions | 方法表 | 方法抛出的异常 |
InnerClasses | 类文件 | 内部类列表 |
LineNumberTable | Code属性 | Java源码的行号与字节码指令的对应关系 |
LocalVariableTalbe | Code属性 | 方法的局部变量描述 |
SourceFile | 类文件 | 源文件描述 |
Synthetic | 类、方法表、字段表 | 标识方法或字段为编译器自动生成的 |
Code属性,Java程序方法体里面的代码经过javac编译器处理之后,最终变为字节码指令存储在Code属性内。Code属性出现在方法表的属性集合之中,但并非所有的方法都必须存在这个属性,譬如接口或抽象方法就不存在Code属性,如果方法表有Code属性存在,那么它的结构将如表所示:
类型 | 名称 | 数量 |
u2 | attribute_name_index | 1 |
u4 | attribute_length | 1 |
u2 | max_stack | 1 |
u2 | max_locals | 1 |
u4 | code_length | 1 |
u1 | code | code_length |
u2 | exception_table_length | 1 |
exception_info | exception_table | exception_table_length |
u2 | attributes_count | 1 |
attribute_info | attributes | attributes_count |
原文地址:http://www.cnblogs.com/xuelu/p/3837631.html