类文件结构 读书笔记

    Java虚拟机不与包含Java在内的任何语言绑定，只和Class文件这种二进制文件格式关联。

        Class文件包含了Java虚拟机指令集和符号表以及其他辅助信息。

    1.Class文件结构

        任何一个Class文件都对应着唯一一个类或接口的定义信息。

        Class文件是以8位字节为基础的二进制流，数据按照顺序紧密排列在Class文件中，中间没有任何分隔符。

            遇到需要占用8字节以上空间的数据项时，会按照高位在前的方式分成若干个8位字节进行存储

                最高位字节在地址最低位，最低位字节在地址最高位（Big-Endian）

        Class文件采用蕾西C语言结构体的结构来存储数据，其中有两种类型：

                1.无符号数

                        u1、u2、u4、u8代表1、2、4、8个字节的符号引用

                2.表

                        由无符号数或者其他表构成的，整个Class文件本质上是一张表

                   

    2.各个数据项

            1.魔数 -----Class文件前四个字节

                唯一作用是确定文件是否为一个被虚拟机接受的Class文件。

                    一些文件比如jpeg或者gif文件头中使用魔数，是基于安全方面考虑，因为文件扩展名可以随意改动。

            2.版本号----魔数后的四个字节

                    第5、6个字节是次版本号（Minor Version），第7、8个字节是主版本号（Major Version）

                        高版本JDK能向下兼容低版本Classs文件，低版本不能运行高版本Class文件

            3.常量池  使用javap命令可以计算出常量池

                   1. 常量池入口放置u2类型数据（常量池容量计数值）----该计数值从1开始计数，第0项给不引用任何常量池项目的索引数据

                   2.常量池存放两大类常量：

                            1.字面量   

                                类似常量（文本字符串、声明为final的常量值等）                 

                            2.符号引用

                                1.类和接口的全限定名

                                2.字段的名称和描述符

                                3.方法的名称和描述符

 

                    3.常量池中每一项常量都是一个表

                            表结构的共同特点：表开始的第一位是u1类型的标志位（tag），代表该常量属于哪种常量类型

                                例如：标志位为0x07，查表可知常量属于CONSTANT_Class_info类型，代表一个类或者接口的符号引用。

                                        CONSTANT_Class_info的结构为

 

类型	名称	数量
u1	tag	1
u2	name_index	1

                                                    tag是标志位，name_index为索引值，这个索引值指向常量池中 CONSTANT_Utf8_info类型常量， CONSTANT_Utf8_info代表类或者接口的全限定名

                                          查name_index值为0x0002，指向常量池第二项，第二项标志位为0x01，也就是一个 CONSTANT_Utf8_info常量

                                             CONSTANT_Utf8_info类型        

类型	名称	数量
u1	tag	1
u2	length	1
u1	bytes	length

                                                length为UTF-8编码字符串字节数，后面跟着length长度的数据为UTF-8缩略编码格式的字符串。

                                                            UTF-8缩略编码和普通UTF-8编码区别：

                                                                        从'\u0001'到'\u007f'之间字符缩略编码用一个字节表示。

                                                                        从'\u0080'到'\u07ff'之间字符缩略编码用两个字符表示。

                                                                        从'\u0800'到'\uffff'之间字符缩略用普通UTF-8编码规则三个字符表示。

                                                                        

                                                            Class文件中所有的方法、字段都用 CONSTANT_Utf8_info型常量描述， CONSTANT_Utf8_info中最大长度就是Class文件中方法、字段     

                                                      名的最大长度，最大长度即length的值，length用两个字节表示，即方法、字段名超过64KB就无法编译。

 

                                                            

            4.访问标志（access_flags）

                    常量池结束后，是访问标志，用来识别类或接口层次的访问信息。

                            Class是类还是接口、是否定义为public类型、是否定义为abstarct类型；若为类是否被声明为final

                    access_flags一共有16个标志位可用，没有使用到的标志位要求一律为0。

                    access_flags的标志为所有标志位的或（|）运算的和

                         例：普通Java类，则ACC_PUBLIC,ACC_SUPER为真，ACC_FINAL、ACC_INTERFACE ACC_ABSTRACT ACC_SYNTHETIC ACC_ANNOTATION ACC_ENUM为  

                    假

            5.类索引、父类索引、接口索引集合

                    类的继承关系由三项数据组成：

                        类索引：确定类的全限定名

                        父类索引：确定类的父类的全限定名

                                除了java.lang.Object，所有的父类索引都不为0（因为除了java.lang.Object所有的类都有父类）

                        接口索引集合：描述类实现了哪些接口

                    

                    类索引、父类索引、接口索引集合按顺序排列在访问标志之后。

                           类索引和父类索引用两个u2类型的索引值表示，各自指向CANSTANT_Class_info的描述符常量，通过CANSTANT_Class_info的常量中的索引值找到定义在

                    CANSTANT_Utf8_info类型的全限定名字符串      

                            接口索引集合：入口第一项----u2类型的接口计数器，表示索引表的容量，如果该类没有实现任何接口，则计数器为0   

            6.字段表集合

                    描述接口或者类中声明的变量。字段包含类级变量以及实例级变量，不包括方法内部声明的变量。

                        字段包含信息：作用域（private、protected、public），实例变量还是类变量（static修饰），可变性（final），并发可见性（volatile），是否可序列化

                    （transient）

                    修饰符存在与否可以使用布尔值来表示，就可以用标志位来标识。字段名称、字段数据类型用常量池中常量表示。 

                    

                    全限定名：类名中"."换成"/"，名称结尾用";"隔开

                    简单名称：没有类型和参数修饰的方法或者字段名称

                    描述符：描述字段的数据类型、方法、返回值。

                        基本数据类型用大写字母表示，对象类型用L加全限定名表示

                        数组类型加"["

                        参数先参数列表，后返回值，如void类型"()V"，java.lang.String.toString()描述符为"()Ljava/lang/String"

            7.方法表集合

                    方法表结构和字段表类似，包括访问标志、名称索引、描述索引和属性表集合。

                    方法里面的代码经过编译生成字节码指令后，放入属性表中"Code"属性中

 

 

                8.属性表集合

                        Class文件、字段表、属性表都可以携带属性表集合。