字节码层面分析class文件

class的来龙去脉

Java提供了一种可以在所有平台上都能使用的一种中间代码--字节码类文件（class文件）

• 有了字节码，无论哪种平台只要安装了虚拟机都可以直接运行字节码。

• 字节码，解除了java语言和java虚拟机的耦合，其它语言写的代码转换成字节码也可以在虚拟机上运行。

  
  class的多平台

class的组成

从纵观的角度看，class文件里只有两种数据结构：无符号数和表

• 无符号数：属于基本的数据类型。以u1，u2，u4，u8来表示1个字节、2个字节、4个字节、8个字节的无符号数，无符号数可以用来表示数字、索引值、数量值或者字符串（UTF-8编码）。
• 表：表是由多个无符号数或者其它表作为数据项构成的复合数据类型。class文件中所有的表都以"_info"结尾，整个class文件本质上就是一张表。

无符号数和表组成了class的各个结构，这些结构按照预先规定好的顺序紧密的从前向后排列，相邻的项之间没有任何间隙

class文件结构

实例分析

源码 字节码

魔数（magic number）
在class文件开头的四个字节是class文件的魔数，它是一个固定值--0xcafebabe ，魔数是class文件的标志，它是判断一个文件是不是class文件的标准。
版本号
紧跟在魔数后面的四个字节是版本号，前面两个字节代表次版本号，后两个字节代表主版本号。
常量池表（cp_info)
在常量池中保存了类的各种相关信息，比如类的名称、父类的名称、类中的方法名、参数名称、参数类型。
常量池的组织很简单，前端两个字节占有的位置叫做常量池计数器，它记录着常量池的组成元素（常量池项 cp _info）的个数。

每个常量池项都会对应记录着class文件中的某种类型的字面量。JVM根据常量池项中的tag来确定这个常量池项表示的是哪种类型的字面量。

注意 常量池中保存的主要是字面量和符号引用。
字面量是由字命、数字等构成的字符串或数值，字面值只以右值出现。比如 int a=10；string str=”hello“，其中的10 和”hello“都是字面量。
符号引用：符号引用是编译原理中的概念，是相对于直接引用来说的。主要包括了以下三类常量： * 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

package com.louis.jvm;
 
public class StringTest {
    private String s1 = "JVM原理";
    private String s2 = "JVM原理";
    private String s3 = "JVM原理";
    private String s4 = "JVM原理";
}

结合上图，#15的常量池项的tag=8，对应表示java.lang.string 的对象，查看表结构，结构体存放的是对#16常量项的指向，而#16存放的是真正的字符串内容。

访问标志（access flag）

紧跟在常量池之后的常量是访问标志，占用两个字节。代表着类或者接口，是否被定义成public，是否是abstract，如果是类，是否被声明成final。

类索引、父类索引、接口索引计数器

标志后2个字节就是类索引，类索引后两个字节是父类索引，父类索引后两个字节是接口索引计数器。
索引都是指向常量池的第某个常量。

字段表

字段表的主要功能是用来描述类或者接口中声明的变量。这里的字段包含类级别变量以及实例变量，不包括方法内部声明的局部变量。组成结构：字段计数器，字段访问标志，变量名索引，变量类型索引。

方法表

方法表主要描述类中的方法。也是以一个计数器开始的