java字节码文件

参考链接：美团技术团队

使用javap -verbose命令分析一个字节码文件时，将会分析该字节码文件的魔术、版本号、常量池、类信息、类的构造方法、类中的方法信息、类变量与成员变量等信息。

字节码.png

java字节码整体结构

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魔术

• 所有的.class文件的前四个字节都是魔数，魔数的固定值为：0xCAFEBABE。魔数放在文件开头，JVM可以根据文件的开头来判断这个文件是否可能是一个.class文件，如果是，才会继续进行之后的操作。

版本号

• 版本号为魔数之后的4个字节，前两个字节表示次版本号（Minor Version），后两个字节表示主版本号（Major Version）。上图2中版本号为“00 00 00 34”，次版本号转化为十进制为0，主版本号转化为十进制为52，在Oracle官网中查询序号52对应的主版本号为1.8，所以编译该文件的Java版本号为1.8.0。

常量池

• 紧接着主版本号之后的字节为常量池入口。一个java类中定义的很多信息都是由常量池来维护和描述的，可以将常量池看作是Class文件的资源仓库，比如Java类中定义的方法与变量信息，都是存储在常量池中。常量池中存储两类常量：字面量与符号引用。
• 字面量：代码中声明为Final的常量值。
• 符合引用：符号引用如类和接口的全局限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。

• 常量池总体结构：Java常量池整体上分为两部分：常量池数量(常量池计数器)与常量池数组(常量池数据区)构成。常量池数量紧跟在主版本号后面，占据2个字节；常量池数组则紧跟在常量池数组之后。常量池数组中元素的类型和结构是不同的。每一种元素的第一个数据都是一个u1类型，该字节是一个标志位，占据1个字节。JVM在解析常量池时，会根据这个u1类型来获取元素的具体类型。常量池数组中元素的个数= 常量池数 - 1，目的是满足某些常量池索引值的数据在特定情况下需要表达【不引用任何一个常量池】的含义：根本原因在于，索引为0也是一个常量，只不过它不在常量表中，这个常量就对应null值，所有，常量池的所有从1开始而不是0。

  
  常量池结构.png

• 在字节码中共有14种类型的cp_info（如下图6所示），每种类型的结构都是固定的

  
  image.png
• 在JVM规范中，每个变量/字段都有描述信息，描述信息主要的作用是描述字段的数据类型、方法的参数列表(包括数量、类型与顺序)与返回值。根据描述规则，基本数据类型和代表无返回值的void类型都用一个大写字母表示，对象类型则使用字符L加对象的全限定名称来表示。为了压缩字节码文件的体积，对于基本数据类型，JVM都只使用一个大写字母来表示，如下所示： B--byte、C--char、D--double、F--Float、I--int、J--long、S--short、Z--boolean、V--void、 L--对象类型，如 Ljava/lang/String; 。
• 对于数组类型来说，每一个维度使用一个前置的[来表示，如int[]被记录为[I，Stirng[][]被记录为[[Ljava/lang/String; 。
• 用描述符描述方法，按照先参数列表，后返回值得顺序来描述，参数列表按照参数的严格顺序放在一组()之内，如方法: String getCardByIdAndName(int id,String name)的描述符为: (I,Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; 。

访问标志

描述该Class是类还是接口，以及是否被Public、Abstract、Final等修饰符修饰。

访问标志.png

类索引、父类索引、接口索引

略

字段表

用于描述类和接口中声明的变量。这里的字段包含了类级别变量以及实例变量。但是不包括方法内部声明的局部变量。字段表也分为两部分，第一部分为两个字节，描述字段个数；第二部分是每个字段的详细信息fields_info。字段表结构如下图所示：

字段表.png

• fidles_info结构

  
  fidles_info.png

方法表

字段表结束后为方法表，方法表也是由两部分组成，第一部分为两个字节描述方法的个数；第二部分为每个方法的详细信息。方法的详细信息较为复杂，包括方法的访问标志、方法名、方法的描述符以及方法的属性，如下图所示：

方法表.png

• method_info结构

  
  method_info.png

• attribute_info结构

  
  attribute_info.png

Code结构

Code attribute的作用是保存该方法的结构，如下图所示：

Code attribute.png

• attribute_length表示attribute锁包含的自己数，不包含attribute_name_index和attribute_length字段。
• max_stack表示这个方法运行的任何时刻所能达到的操作数栈的最大深度。
• max_loacls表示方法执行期间创建的局部变量的数目，包含用来表示传入的参数的局部变量。
• code_length表示该方法锁包含的字节码的字节数以及具体的指令码。 具体字节码即是该方法被调用时，虚拟机锁执行的字节码。
• exception_talbe这里存放的是处理异常的信息。每个eception_table表项由start_pc，end_pc，handler_pc，catch_type组成。

1. start_pc和end_pc表示在code数组中的从start_pc到end_pc处（包含start_pc，不包含end_pc）的指令抛出的异常会由这个表项来处理。
2. handler_pc表示处理异常的代码的开始处。
3. catch_type表示会被处理的异常类型，它指向常量池里的一个异常类。当catch_type为0时，表示处理所有的异常。