Class文件分析

java源码和class文件

源码：

package classloader;

public class TestCase {
	private int value;
	public int test(){
		return value++;
	}
}

使用editplus 经过hex viewer解压方式打开的Class文件：

　

 

Class文件组成：

1、00000000~00000003 （u4 0xCA FE BA BE）魔数 Magic Number

2、00000004~00000005（u2 0x 00 00 ）次版本号Minor Version

3、00000006~00000007（u2 0x00 34 ）主版本号Major Version，由主版本号和次版本号可知这个Class文件是jdk1.8进行编译的

4、00000008~00000009（u2 0x00 13）常量池容量计数值constant_pool_count，并且这个容量计数是从1开始的。

　　0x0013对应的十进制是19，因为是从1开始计数的，所以常量池里面的数量应该还19-1=18个，使用javap -v命令查看常量池的数量正好就是18个

　　　　　　图1、TestCase.class文件字节码信息

　　　　

5、0000000a(u1 0A) 

　　通过查询我另外一篇文章中的《表3、常量池中表结构类型》中可知，0x0A对应的是类中的方法的符号引用（CONSTANT_methodref_info）

6、0000000b~0000000c(u2 0x00 04)

　　指向声明方法的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项,由图1我们可以看到常量池中索引为1的是#1=Methdref 对应的类索引位置是#4，换成16进制正好是0x0004

7、0000000d~0000000e(u2 0x00 0F)

　　指向名称以及类型描述符CONSTANT_Name_type的索引项,由图1我们可以看到常量池中索引为1的是#1=Methdref 对应的类索引未知是#15，换成16进制正好是0x000F

8、0000000f（u1 0x09）:通过查询《表3、常量池中表结构类型》可知，0x09对应的是类中字段的符号引用

9、00000010~00000011（u2 0x00 03）

　　　指向声明方法的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项，由图1我们可以看到常量池中索引为2的是#2=Fieldref 对应的类索引位置是#3，换成16进制正好是0x0002

10、00000012~00000013（u2 0x00 10）

　　　指向名称以及类型描述符CONSTANT_Name_Type的索引项，由图1我们可以看到常量池中索引为2的是#2=Fieldref对应的类索引未知是#16，换成16进制正好是0x0010

11、00000014~00000016（u1+u2 0x07 00 11）

　　　通过查询《表3、常量池中表结构类型》可知07对应的是类或接口的符号引用 0011指向的是全限定名的索引（0x0011=17）　

12、00000017~00000019（u1+u2 0x07 00 12）

　　　通过查询《表3、常量池中表结构类型》可知07对应的是类或接口的符号引用 0012指向的是全限定名的索引（0x0012=18）

13、0000001a~00000021(u1+u2+u2*u1  0x01 00 05 76 61 6C 75 65)

　　　标志位01对应的Utf-8类型的常量，通过《表4、常量表中的各种表结构可知》，utf-8类型常量结构是（tag+length+bytes），所以length（00 05）=5，所以76 61 6C 75 65正好对应的是value字段，也就是说这个常量代表的是变量value

14、00000022~00000077

　　这分别代表了常量池中#5~#14的常量，此处不再一一叙述

15、00000078~0000007c（u1+u2+u2 0x0C 0007 0008）

　　通过表3可知0c对应的Constant_NameAndType_info,0007 是指向该字段或方法名称常量项的索引，0008指向的是该字段或方法的描述符常量项的索引，#7对应的是<init>变量名，相关的内容将会在一篇中进行描述，此处就先不进行解释

16、0000007d~00000081（u1+u2+u2 0x0C 0005 0006）

　　通过《表3、常量池中表结构类型》可知0c对应的Constant_NameAndType_info,0005 是指向该字段或方法名称常量项的索引，0006指向的是该字段或方法的描述符常量项的索引,因为#5和#6分别对应的是value的字段名和类型，所以0000007d~00000081描述的是value字段的名称和类型

17、00000082~00000098（tag+length+bytes 0x 01 0014 ...）

　　由tag=01可知这也是一个utf-8类型的常量，长度0014=20 ，通过后面长度为20 的字节可知这部分描述的是类名的全称（classLoader/TestCase）,不过将.换成了/

18、00000098~000000ab（tag+length+bytes 0x 01 0010 ...）

　　由tag=01可知这也是一个utf-8类型的常量，长度0010=16 ，通过后面长度为16 的字节可知这部分描述的是类名的全称(java/lang/Obeject),不过将.换成了/

19、000000ac~000000ad(u2 00 21)

　　紧跟着常量池之后的这两个字节描述的是类或接口的访问标志，0x0021=0x0020|0x0001,通过查询《表5、类文件访问属性》可知，这个类的访问标志是ACC_PUBLIC和ACC_SUPER

20、000000ae~000000b3（u2+u2+u2 0003 0004 0000）

　　这个三个u2类型的分别代表的是常量池中类索引位置为0003（#3），父类索引位置是0004（#4），接口索引集合的大小为0000（0）

21、000000b4~000000bd（u2+u2+u2+u2 0001 0002 0005 0006 0000）

• 这四个u2类型的数据项分别代表的是类中变量的个数为0001（1）个
• 变量的访问标志是0002（通过查询《表7、字段表访问修饰符》可以，这个变量的访问标志是ACC_PRIVATE）
• 变量名在常量池中对应的索引是0005（#5）
• 变量类型在常量池中对应的索引位置0006（#6）,属性的个数为0000（0）个,如果在本例中的变量value前面加个final修饰的话，属性的个数就会变成0001，并且后面会跟随属性的相关信息

 

22、000000be~000000c7(u2+u2+u2+u2+u2 0002 0001 0007 0008 0001)

• 方法的个数0002（2个 一个是test方法，一个是Object的<init>方法，其中22~24步骤代表的事Object中的<init>方法，25~27代表的是我们编写的test()方法）
• 方法的访问标志0001（通过《表10、方法表标志位列表》可知对应的访问标志是ACC_PUBLIC）
• 方法名在常量池中对应的索引位置0007（#7）
• 方法的描述符在常量池中对应的索引位置0008（#8）
• 方法的属性的数量0001（1）个

23、000000c9~000000de（u2+u4+u2+u2+u4+u1*u4+u2+u2    0009+0000001D+0001+0001+00000005+2AB70001B1+0000+0001）

• 方法的属性对应的常量池索引位置0009（#9），对应常量是Code，说明此属性是方法的字节码描述
• 属性的长度为0x1D（29）
• 方法操作数栈深度的最大值为0001（1）
• 局部变量表需要分配的存储空间（单位Slot），对于byte、char、float、int、short、boolean和returnAddress等长度不超过32位的数据类型，每个局部变量占用1个Slot，而double和long这两种64位的数据类型则需要两个Slot来存放
• java源程序编译后的的成的字节码长度00000005（5）
• java源程序编译后的的成的字节码长度java源程序编译后的的成的字节码（字节码指令表可参考《

  JVM 虚拟机字节码指令表

  》），翻译2AB70001B1的过程为

　　　　　　2A：对应的指令是aload_0,将第0个Slot中为引用类型的本地变量推送到操作数栈顶

　　　　　　B7：对应的指令是invokespecial（调用超类构建方法, 实例初始化方法, 私有方法），这个方法有一个u2类型的参数说明具体调用哪个方法，它指向常量池中一个CONSTANT_Methodref_info常量，即

　　　　　　　　此方法的方法符号引用

　　　　　　0001：这是invokespecial的参数，查询常量池可知是Object的<init>方法

　　　　　　B1：查询虚拟机字节码指令表可知B1对应的指令为return

• 异常表的长度0000（0）个，因为本实例代码中没有使用try...catch，所以没有显式的异常
• 属性的个数0001（1）个

24、000000df~000000ea  （u2+ u4+u2+u2+u2+   000A+00000006+0001+0000+0003）

• 属性名称对应的索引 000A指向的是常量池中的#10（LineNumberTable）
• 属性的长度00006（6）个
• line_number_table的长度为0001
• 字节码对应的行号是0000行
• java源码对应的行数是0003（3）行

25、000000ea~000000f2（u2+u2+u2+u2 0001 000B 000C 0008 0001）

• 方法的访问标志0001（通过《表10、方法表标志位列表》可知对应的访问标志是ACC_PUBLIC）
• 方法名在常量池中对应的索引位置000B（#11，对应的是test）
• 方法的描述符在常量池中对应的索引位置000C（#12）
• 方法的属性的数量0001（1）个

26、000000f3~0000010b（u2+u4+u2+u2+u4+u1*u4+u2+u2    0009+0000001F+0002+0001+00000007+2AB400020460AC+0000+0001）

• 方法的属性对应的常量池索引位置0009（#9），对应常量是Code，说明此属性是方法的字节码描述
• 属性的长度为0x1F（30）
• 方法操作数栈深度的最大值为0002（1）
• 局部变量表需要分配的存储空间（单位Slot），对于byte、char、float、int、short、boolean和returnAddress等长度不超过32位的数据类型，每个局部变量占用1个Slot，而double和long这两种64位的数据类型则需要两个Slot来存放
• java源程序编译后的的成的字节码长度为00000007（7）
• java源程序编译后的的成的字节码长度java源程序编译后的的成的字节码（字节码指令表可参考《

  JVM 虚拟机字节码指令表

  》），翻译2AB70001B1的过程为

　　　　　　2A：对应的指令是aload_0,将第0个Slot中为引用类型的本地变量推送到操作数栈顶（这里的引用类型的本地变量指的就是变量value）

 

　　　　　　B4：对应的指令是getfield（获取指定类的实例域, 并将其压入栈顶），由javap命令查询的内容可知，这里的2A代表的是将value字段的实例压入栈顶

　　　　　　　　

　　　　　　0002：这是getfield的参数，指明Field字段对应的类在常量池中的索引为#2

　　　　　　04：查询虚拟机字节码指令表可知04对应的指令为 将int型1推送至栈顶（这里int型1就是return中的+1）

　　　　　　60：查询虚拟机字节码指令表可知60对应的指令为 将栈顶两int型数值相加并将结果压入栈顶（栈顶的两个int类型的数分别是变量value和数字1）

　　　　　　AC：查询虚拟机字节码指令表可知04对应的指令为 从当前方法返回int（也就是返回最终的value+1的结果）

• 异常表的长度0000（0）个，因为本实例代码中没有使用try...catch，所以没有显式的异常
• 属性的个数0001（1）个

27、0000010c~00000117（u2+ u4+u2+u2+u2+   000A+00000006+0001+0000+0006）

• 属性名称对应的索引 000A指向的是常量池中的#10（LineNumberTable）
• 属性的长度00006（6）个
• line_number_table的长度为0001
• 字节码对应的行号是0000行
• java源码对应的行数是0006（6）行

28、0000011b~00000122(u2+u4+u2 0001+00000006+0001)这是个sourceFile文件，对应的是Object类

• sourceFile属性名称对应索引位置为#1
• 该属性的长度为6
• sourceFile属性对应索引位置为#1

29、00000123~0000012a(u2+u4+u2 000D+00000002+000E)这是个sourceFile文件，对应的是我们编写的类TestCase.java

• sourceFile属性名称对应索引位置为#13
• 该属性的长度为2
• sourceFile属性对应索引位置为#14(TestCase.java)