Class文件規(guī)范

?根據(jù)《JAVA虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定，Class文件格式采用一種類(lèi)似于C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體的偽結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這種偽結(jié)構(gòu)中（Class文件格式中）只有兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型：“無(wú)符號(hào)數(shù)”和“表”。

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?本篇文章圖中貼出的類(lèi)型這一列也都是這兩個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型，如果類(lèi)型是u開(kāi)頭的表示為無(wú)符號(hào)數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如果是_info結(jié)尾的表示是表類(lèi)型。

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1. 無(wú)符號(hào)數(shù)就是正常的數(shù)字，以u(píng)1，u2，u4，u8來(lái)表示一個(gè)，兩個(gè)，四個(gè)，八個(gè)字節(jié)，通常用來(lái)描述數(shù)字，索引引用，數(shù)量值或者用來(lái)表達(dá)字符串值。

?u1在Class文件中為兩個(gè)數(shù)字或字母，比如00,01，0A，6F ; u2在Class文件中為四個(gè)數(shù)字或字母，比如0001,000A，6C61；

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2. 表是用來(lái)描述復(fù)合結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，它由無(wú)符號(hào)數(shù)或者其他表構(gòu)成，并在結(jié)尾處用“_info”表示。

?比如:cp_info為常量池表，field_info為字段表，method_info為方法表,attribute_info為屬性表。本篇文章會(huì)講解除了屬性表之外的其他表結(jié)構(gòu)，屬性表單獨(dú)寫(xiě)一篇文章進(jìn)行講解

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3. 本質(zhì)上Class結(jié)構(gòu)也是將表和無(wú)符號(hào)數(shù)組合起來(lái)的一張表。

Class文件大結(jié)構(gòu)總覽

后面講的所有結(jié)構(gòu)都是按照這個(gè)Class文件表講的，所以這張圖先看下。

magic

Class文件的 「頭四個(gè)字節(jié)」 表示魔數(shù)，這個(gè)值存在于各個(gè)文件中，在之前的這篇文章里面講過(guò)這個(gè)字段：驗(yàn)證apk文件的magic，magic是用來(lái)驗(yàn)證是不是屬于某種結(jié)構(gòu)的，即使用戶更改了文件的后綴名也沒(méi)事，通過(guò)這個(gè)字段就可以看出他是什么類(lèi)型的文件。「因此每一種文件格式的魔數(shù)magic都不一樣，因?yàn)槭怯脕?lái)表示其屬于哪種文件格式的。」

?Class文件的magic為0XCAFFBABE（咖啡寶貝）

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Class文件版本號(hào)

接下來(lái)的兩個(gè)字節(jié)表達(dá)的Class文件的 「次版本號(hào)（Minor Version）」 ，再接著兩個(gè)字節(jié)表達(dá)的是 「主版本號(hào)（Major Version）」 。

?高版本的JDK能夠兼容低版本的Class文件，但是低版本的JDK不能運(yùn)行高版本的Class文件（規(guī)范中Class文件校驗(yàn)必須要求的！）

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Constant_Pool常量池

1、Class文件中第一個(gè)出現(xiàn)的表結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，主要存放兩種常量：「字面量和符號(hào)引用。」

?字面量：Java語(yǔ)言層面常量的概念。eg：字符串，被聲明為final的常量等

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?符號(hào)引用：編譯原理方面的概念。eg：被模塊導(dǎo)出或者開(kāi)放的包（Package） 類(lèi)和接口的全限定名（也就是類(lèi)所屬的包名和類(lèi)的名字） 字段的名稱(chēng)和描述符（名稱(chēng)簡(jiǎn)單理解就是字段名，描述符為字段所屬的類(lèi)型） 方法的名稱(chēng)和描述符（名稱(chēng)簡(jiǎn)單理解就是方法名，描述符為方法參數(shù)和返回值） 方法句柄和方法類(lèi)型（Method Handle，Method Type，Invoke Dynamic） 動(dòng)態(tài)調(diào)用點(diǎn)和動(dòng)態(tài)常量

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2、符號(hào)引用，由于Class文件是在編譯后生成的，因此運(yùn)行的時(shí)候需要 「將符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址」 ，否則使用的時(shí)候會(huì)找不到真正的內(nèi)存入口地址（也就是不能被虛擬機(jī)直接使用）。

?當(dāng)虛擬機(jī)做類(lèi)加載的時(shí)候，會(huì)從常量池中拿出對(duì)應(yīng)的符號(hào)引用，在類(lèi)創(chuàng)建或者運(yùn)行時(shí)解析，翻譯到具體的內(nèi)存地址之中 比如class文件的類(lèi)名，當(dāng)類(lèi)被加載到虛擬機(jī)中時(shí)，需要將這個(gè)符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為類(lèi)真實(shí)所在的內(nèi)存地址才能被正常訪問(wèn)。

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3.常量池中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)數(shù)量 「從1開(kāi)始計(jì)數(shù)」 ，第0項(xiàng)常量空出來(lái)是因?yàn)橛行?shù)據(jù)并不需要引用常量池中的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以用第0項(xiàng)常量來(lái)表達(dá)。

4.常量池的數(shù)據(jù)數(shù)量會(huì)在版本號(hào)之后用兩個(gè)字節(jié)來(lái)表達(dá)，之后才是常量池中的數(shù)據(jù)

?這樣做是因?yàn)闆](méi)有Class文件中 「沒(méi)有分隔符」 來(lái)表示一組數(shù)據(jù)結(jié)束，因此Class文件中的數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格按照固定長(zhǎng)度，固定數(shù)量去存放,不允許改變。

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5.常量池中 「每一項(xiàng)常量數(shù)據(jù)都是一張表」 ，每個(gè)表結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)u1類(lèi)型的標(biāo)志位標(biāo)識(shí)自己屬于哪種類(lèi)型的表。

各個(gè)表對(duì)應(yīng)的含義

這些表有著各自完全獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，之間沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。

反編譯代碼示例

C:\\>javap -verbose TestClass 
Compiled from "TestClass.java" 
public class org.fenixsoft.clazz.TestClass extends java.lang.Object     SourceFile: "TestClass.java"     
minor version: 0     
major version: 50     
Constant pool: 
const #1 = class        #2;     //  org/fenixsoft/clazz/TestClass 
const #2 = Asciz        org/fenixsoft/clazz/TestClass; 
const #3 = class        #4;     //  java/lang/Object 
const #4 = Asciz        java/lang/Object; 
const #5 = Asciz        m; 
const #6 = Asciz        I; 
const #7 = Asciz        ; 
const #8 = Asciz        ()V; 
const #9 = Asciz        Code; 
const #10 = Method      #3.#11; //  java/lang/Object."":()V 
const #11 = NameAndType #7:#8;//  "":()V 
const #12 = Asciz       LineNumberTable; 
const #13 = Asciz       LocalVariableTable; 
const #14 = Asciz       this; 
const #15 = Asciz       Lorg/fenixsoft/clazz/TestClass;; 
const #16 = Asciz       inc; 
const #17 = Asciz       ()I; 
const #18 = Field       #1.#19; // org/fenixsoft/clazz/TestClass.m:I 
const #19 = NameAndType #5:#6;  // m:I 
const #20 = Asciz       SourceFile; 
const #21 = Asciz       TestClass.java;

代碼塊中Asciz就是之前說(shuō)的Constant_UTF8_info常量（也就是字符串常量），可以看到這些數(shù)據(jù)都是由這個(gè)常量來(lái)組成的，

常量池中常量表對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容

第一列常量為之前 「各個(gè)表對(duì)應(yīng)的含義」 中提到的表結(jié)構(gòu)類(lèi)型也就是表的名稱(chēng)；

第二列中的項(xiàng)目為各個(gè)表中存放的不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容有哪些，這些表的數(shù)據(jù)中都有一個(gè)標(biāo)識(shí)位tag用來(lái)標(biāo)識(shí)不同的表，在之前 「各個(gè)表對(duì)應(yīng)的含義」 中也提到過(guò)；

第三列為描述不同于之前講的表的描述，這列說(shuō)明的是**「表中存儲(chǔ)的不同數(shù)據(jù)的描述」**

圖例：