深入理解JAVA虚拟机学习笔记12——class类文件结构概述

对于前面的学习，笔者认为属于第一阶段，一直都在说虚拟机内存分配和垃圾收集的问题，由于这些都是开发的过程中看不见又不常用得，不那么容易理解。

从这一篇开始，我们迎来了第二阶段，这一阶段的知识，将会和我们的代码紧密联系起来。

每一个学习JAVA的人，相信都听过一个诱人的口号“Write once, run anywhere”，JAVA是怎么实现的，简单来说，在不同的平台上有不同的虚拟机，虚拟机会将生成的字节码文件（Class类文件）进行解释，在不同的平台上得到不同的指令，但是不论在什么平台上，最终执行的结果是一样的。这个情境有没有种似曾相识的感觉？是不是有点像接口和实现类，class文件像一个更高层次的接口（不要受JAVA接口概念的限制），定义了各种的操作方法，虚拟机中对这些方法进行实现。

而且，使用虚拟机还有一个好处，那就是，只要按照虚拟机规范生成的Class字节码文件，就能够被虚拟机解释执行。

因此，借助于Java虚拟机，又涌现了一批优秀的语言，如Groovy，Ruby，Scala等。

Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，这些字节码是按顺序紧凑排列的，并且没有任何符号的，那就要求文件内容必须严格按照规则排列！这就是一个用16进制编码工具打开的class文件，大家先简单看一下。

其中，文件的内容就是按照下表的类型，依次排列的（图片来自《深入理解JAVA虚拟机第二版》）。

类型中，u4、u2分别代表四个字节和两个字节；以“_info”结尾，代表由多个无符号数或其它表构成的复合数据类型。具体的排列规则，我们后续再深入分析。

今天本来其实看了很多，但是写着写着发现，其实这里面涵盖了很多基础的内容，为了让朋友们更好的理解，将计算机理论中的一些概念再复习一下。

区分一下容易混淆的两个概念，字节和字符。

在对比之前，还要提到另一个概念：位，即bit，前一段让玩家们欲生欲死的比特币，就是这个比特，这是计算机信息存储的最小的一个单位，只有0和1两种状态。

那么，这两种状态计算机又是怎么识别的呢？我只能说数字电路中高电压代表1，低电压代表0，再多的笔者也真的记不住了……

言归正传，开始对比。

字节：这是一个基本数据类型byte，每个字节中包含8个位，即1byte=8bit。通俗的说，如果一个位存在两种可能，那么我们就不难推测出一个字节可以表示2的8次幂，即256种可能。代表数字的话，就可以代表-127到128。

多说一嘴，在计算机世界里，这个负数是怎么实现的呢？用符号肯定不行啊，‘-’作为字符，自己就占一个字节啊！这不得不说前辈们的智慧，8个bit中，如果第一位为1，那么计算机会就会认为这是一个负数，负数在计算机当中是以补码形式存在的，将符号位去掉，末尾补1，就得到了对应的负数值。

字符：即基本数据类型里面的char，可以用来存储一个文字符号，比如‘a’，‘1’，‘三’，‘￥’等等，这些都是字符。其中英文字母，数字和符号占一个字节；汉字GBK占2个字节，UTF-8编码占3个字节（还有其它的编码，不尽相同，真的烦！）。按照JAVA的规定，采用的UNICODE编码，所有字符占两个字节，即1char

= 2 byte，不够的需要用0补齐（说实话，笔者对这里总是将信将疑，正好学到了class文件，接下来一定要测试一下）。

这里再顺带提一个关于StringBuffer的小细节（真的啰嗦），不知道朋友们有没有注意到，当我们new一个StringBuffer的时候，默认存储了16个char。神不神奇？

求关注，喜欢文章或想一起学习的朋友可以关注我，给我点赞，我将会持续更新，有什么疑问或文中有不当之处请给我留言，真诚地希望能与大家一起交流探讨，学习进步。