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cathy_cathy
发布于 2021-08-20 10:09
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jvm可以理解的代码叫做字节码(.class文件)。java,clojure,groovy,scala,jruby等语言的程序通过编译器编译成字节码运行在虚拟机上。

class文件结构总结
class文件通过classfile定义,类似c语言结构体,记录了诸如当前类、父类、接口、字段属性、方法等信息。

ClassFile {
    u4             magic; //Class 文件的标志
    u2             minor_version;//Class 的小版本号
    u2             major_version;//Class 的大版本号
    u2             constant_pool_count;//常量池的数量
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池
    u2             access_flags;//Class 的访问标记
    u2             this_class;//当前类
    u2             super_class;//父类
    u2             interfaces_count;//接口
    u2             interfaces[interfaces_count];//一个类可以实现多个接口
    u2             fields_count;//Class 文件的字段属性
    field_info     fields[fields_count];//一个类会可以有多个字段
    u2             methods_count;//Class 文件的方法数量
    method_info    methods[methods_count];//一个类可以有个多个方法
    u2             attributes_count;//此类的属性表中的属性数
    attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合
}

image.png
magic
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收的 Class 文件。
版本号
紧接着魔数的四个字节存储的是 Class 文件的版本号:第 5 和第 6 位是次版本号,第 7 和第 8 位是主版本号。

每当 Java 发布大版本(比如 Java 8,Java9)的时候,主版本号都会加 1。你可以使用 javap -v 命令来快速查看 Class 文件的版本号信息。

高版本的 Java 虚拟机可以执行低版本编译器生成的 Class 文件,但是低版本的 Java 虚拟机不能执行高版本编译器生成的 Class 文件。所以,我们在实际开发的时候要确保开发的的 JDK 版本和生产环境的 JDK 版本保持一致。
常量池
字面量:文本字符串、声明为final的常量
符号引用:类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符
访问标志
在常量池结束之后,紧接着的两个字节代表访问标志,这个标志用于识别一些类或者接口层次的访问信息,包括:这个 Class 是类还是接口,是否为 public 或者 abstract 类型,如果是类的话是否声明为 final 等等。

类访问和属性修饰符:
image.png
field
描述接口或类中声明的变量,包括类级变量以及实例变量,不包括在方法内部声明的局部变量。类变量就是有static修饰符的,实例变量就是没有static修饰符的。
字段的结构:
image.png

  • access_flags: 字段的作用域(public ,private,protected修饰符),是实例变量还是类变量(static修饰符),可否被序列化(transient 修饰符),可变性(final),可见性(volatile 修饰符,是否强制从主内存读写)。
  • name_index: 对常量池的引用,表示的字段的名称;
  • descriptor_index: 对常量池的引用,表示字段和方法的描述符;
  • attributes_count: 一个字段还会拥有一些额外的属性,attributes_count 存放属性的个数;
  • attributes[attributes_count]: 存放具体属性具体内容。
  • 上述这些信息中,各个修饰符都是布尔值,要么有某个修饰符,要么没有,很适合使用标志位来表示。而字段叫什么名字、字段被定义为什么数据类型这些都是无法固定的,只能引用常量池中常量来描述。
  • 字段的 access_flag 的取值:

    • image.png

方法method
Class 文件存储格式中对方法的描述与对字段的描述几乎采用了完全一致的方式。方法表的结构如同字段表一样,依次包括了访问标志、名称索引、描述符索引、属性表集合几项。

method_info(方法表的) 结构:
image.png
方法表的 access_flag 取值:
image.png
注意:因为volatile修饰符和transient修饰符不可以修饰方法,所以方法表的访问标志中没有这两个对应的标志,但是增加了synchronized、native、abstract等关键字修饰方法,所以也就多了这些关键字对应的标志。
属性
在 Class 文、字段表、方法表中都可以携带自己的属性表集合,以用于描述某些场景专有的信息。与 Class 文件中其它的数据项目要求的顺序、长度和内容不同,属性表集合的限制稍微宽松一些,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。


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