字节码文件

字节码文件

字节码文件是指一种中间代码格式，它通常是被编译后的程序代码，以便于在虚拟机或特定运行环境中执行。字节码的主要目的是实现跨平台性和提高执行效率。

字节码的优点包括

  • 平台独立性：字节码可以在任何支持相应虚拟机的操作系统上运行。
  • 安全性：在虚拟机中运行的字节码可以提供沙箱安全性，限制代码的执行权限。
  • 动态加载：字节码可以在运行时动态加载，允许更灵活的程序架构。

字节码文件的组成

  • 基础信息：魔数、字节码文件对应的Java版本号、访问标识(public final等等)、父类和接口信息
  • 常量池：保存了字符串常量、类或接口名、字段名，主要在字节码指令中使用
  • 字段： 当前类或接口声明的字段信息
  • 方法： 当前类或接口声明的方法信息，核心内容为方法的字节码指令
  • 属性： 类的属性，比如源码的文件名、内部类的列表等

1、基础信息

基本信息包含了jclasslib中能看到的两块内容一般信息和接口：

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Magic魔数

每个Java字节码文件的前四个字节是固定的，用16进制表示就是0xcafebabe。文件是无法通过文件扩展名来确定文件类型的，文件扩展名可以随意修改不影响文件的内容。软件会使用文件的头几个字节（文件头）去校验文件的类型，如果软件不支持该种类型就会出错。

比如常见的文件格式校验方式如下：

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Java字节码文件中，将文件头称为magic魔数。Java虚拟机会校验字节码文件的前四个字节是不是0xcafebabe，如果不是，该字节码文件就无法正常使用，Java虚拟机会抛出对应的错误。

主副版本号

主副版本号指的是编译字节码文件时使用的JDK版本号，主版本号用来标识大版本号，JDK1.0-1.1使用了45.0-45.3，JDK1.2是46之后每升级一个大版本就加1；副版本号是当主版本号相同时作为区分不同版本的标识，一般只需要关心主版本号。

JDK1.2之后大版本号计算方法就是 : 主版本号 – 44，比如主版本号52就是JDK8。

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版本号的作用主要是判断当前字节码的版本和运行时的JDK是否兼容。如果使用较低版本的JDK去运行较高版本JDK的字节码文件，无法使用会显示如下错误：

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有两种方案：

1.升级JDK版本，将图中使用的JDK6升级至JDK8即可正常运行，（容易引发其他的兼容性问题，并且需要大量的测试。）

2.将第三方依赖的版本号降低或者更换依赖，以满足JDK版本的要求。建议使用这种方案

其他基础信息

其他基础信息包括访问标识、类和接口索引

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2、 常量池

字节码文件中常量池的作用：避免相同的内容重复定义，节省空间。

比如在代码中，编写了两个相同的字符串“我爱北京天安门”，字节码文件甚至将来在内存中使用时其实只需要保存一份，此时就可以将这个字符串以及字符串里边包含的字面量，放入常量池中以达到节省空间的作用。

String str1 = "我爱北京天安门";
String str2 = "我爱北京天安门";

常量池中的数据都有一个编号，编号从1开始。比如“我爱北京天安门”这个字符串，在常量池中的编号就是7。在字段或者字节码指令中通过编号7可以快速的找到这个字符串。

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3、方法

字节码中的方法区域是存放字节码****指令的核心位置，字节码指令的内容存放在方法的Code属性中。

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要理解字节码指令是如何执行的，我们需要先理解两块内存区域：操作数栈和局部变量表

操作数栈是用来存放临时数据的内容，是一个栈式的结构，先进后出。

局部变量表是存放方法中的局部变量，包含方法的参数、方法中定义的局部变量，在编译期就已经可以确定方法有多少个局部变量。

字节码指令

1、iconst_n，将常量n放入操作数栈。

2、istore_n，会从操作数栈中，将栈顶的元素弹出来，然后放入局部变量表的n号位置

3、iload_n，将局部变量表n号位置的数据放入操作数栈中

4、iadd，会将操作数栈顶部的两个数据相加

5、iinc n by m，指令指的是将局部变量表n号位置增加m

5、return语句执行，方法结束并返回。

4、字段

字段中存放的是当前类或接口声明的字段信息。

如定义了两个字段a1和a2，这两个字段就会出现在字段这部分内容中。同时还包含字段的名字、描述符（字段的类型）、访问标识（public/private static final等）

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5、属性

属性主要指的是类的属性，比如源码的文件名、内部类的列表等。

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查看字节码工具

1、文件工具jclasslib idea插件

选择当前文件-》view-》show bytecode with Jclasslib

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2、javap命令

javap -v xx.class 文件 文件的全路径名

3、arthas-java应用诊断器

Arthas 是一款线上监控诊断产品，通过全局视角实时查看应用 load、内存、gc、线程的状态信息，并能在不修 改应用代码的情况下，对业务问题进行诊断，大大提升线上问题排查效率。

官网：https://arthas.aliyun.com/doc

arthas-比较重要

快速入门

1. 启动 math-game

java -jar math-game.jar

math-game是一个简单的程序，每隔一秒生成一个随机数，再执行质因数分解，并打印出分解结果。

2. 启动 arthas

在命令行下面执行（使用和目标进程一致的用户启动，否则可能 attach 失败）

java -jar arthas-boot.jar

执行该程序的用户需要和目标进程具有相同的权限。比如以admin用户来执行：sudo su admin && java -jar arthas-boot.jar 或 sudo -u admin -EH java -jar arthas-boot.jar。

如果 attach 不上目标进程，可以查看~/logs/arthas/ 目录下的日志。

如果下载速度比较慢，可以使用 aliyun 的镜像：java -jar arthas-boot.jar --repo-mirror aliyun --use-http

java -jar arthas-boot.jar -h 打印更多参数信息。

选择应用 java 进程：

$ $ java -jar arthas-boot.jar
* [1]: 35542
  [2]: 71560 math-game.jar
  
# 选择第二个

通过 jad 来反编译 Main Class

jad 全路径类名

posted @ 2024-11-05 21:10  CH_song  阅读(169)  评论(0)    收藏  举报