【Java】「深入理解Java虚拟机」学习笔记（4）- 类文件结构

　　我为什么喜欢Java，另一个重要原因就是跨平台，WORA。

　　程序员是爽了，但肯定有人要为你遮风挡雨，解决WORA的基石就是字节码+虚拟机。　　　

♣Tip

　　其实这里存在两种无关性，一是平台无关性、另一个是语言无关性。通过向不同的硬件平台和操作系统提供

不同的JVM实现上层应用和底层平台之间的解耦；另一个，JVM生态系统中有多种语言如Scala、Groovy和Jruby，

它们通过编译生成统一的字节码来实现互操作，达到了语言无关性的目的，这样各个语言可以在各自擅长的领域发挥作用。

　　概括了一下字节码文件的特点：

　　　　（1）以字节（8bit）为最小单位进行存储。意思就是，任意取<8bit的内容，没有意义。

　　　　（2）排列紧凑。中间没有一个空格或分隔符。

　　　　（3）一个类对应一个.class文件。注意，不是一个.java文件对应一个.class，内部类的.class前会有个主类名+$符。

　　那么字节码的构成是什么样的呢？

　　看起来很像通讯协议的报文，毕竟它们都是一种字节流。实际上其本质可以理解为编译器和JVM之间的一种通讯协议。

一、字节码文件的构成

1、魔数与版本

　　每个.class文件都是以CAFEBABE四个字节开始，它的作用就是标识这个文件是.class文件。

　　第5到第8这四个字节是.class文件的版本号。Java的策略是向下兼容，就是高版本的虚拟机可以跑低版本的字节码。反过来的话，加载验证的时候就会出错。

2、常量池（Constant Pool）

　　池是个形象的说法。包含字面量（literal）和符号引用（Symbolic References）。常量数目是不固定的，所以常量池区域在字节码文件中以常量计数器开始。

　　　　①字面量可以认为是Java中的常量，包括字符串、final常量。

　　　　②符号引用包括，类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。

　　需要指出的是，常量的表示很复杂，每种常量都用自己独特的数据结构来表达。　　

♣字节码分析工具javap

　　查看x.class文件中的常量池可以用命令：

　　　　javap -verbose x。 

3、访问标识（access_flag）

　　访问标识长度为两个字节（16位），其中8位已被定义。它主要用来表示类或接口的属性等信息（如public、abstract、final等）。

4、类索引(this_class)、父类索引(super_class)及接口索引(interfaces)集合

　　用来确定类的继承和实现关系。

5、字段表集合(field_info)

　　描述类或接口中定义的字段。

6、方法表集合

7、属性表集合（attribute_info）

　　每个类、字段、方法需要用自己特有的数据结构来表示，这种数据结构就是属性表。

　　另外，字节码指令跟汇编指令一样，也由操作码（opcode）和操作数(operands)构成。

　　①数据类型

　　　　有意思的是操作码助记符包含了其操作数的数据类型，如iload表示加载int型数据到操作数栈，fload则表示加载float型数据。

　　②指令类型

　　　　Ⅰ.包括加载*load、存储*store、运算*add。

　　　　Ⅱ.类型转换指令。Java默认支持小->大的转换，如int->long，这个无需指令。但是大到小则需要转换指令如，i2b表示int转byte，并且会丢失精度。

　　　　Ⅲ.对象创建与访问。new创建对象，newarray创建数组。

　　　　 Ⅳ.操作数栈管理。如pop将操作数顶出栈，。

　　　　 Ⅴ.控制转移指令。ifeq如果等于、iflt如果大于、tableswitch复合条件分支、goto跳转。

　　　　 Ⅵ.方法访问和返回。invokevirtual调用对象的实例方法、invokestatic调用对象的静态方法

　　　　 Ⅶ.异常处理指令。athrow。

 　　       Ⅷ.同步指令。monitorenter和monitorexit两条指令用来支持synchronized关键字。