【Java】Java虚拟机-Class类文件的结构

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：技术分享

public class Test2021 {
public void showMessage() {
System.out.println("Hello World");
}
}

{
public Test2021();
descriptor: ()V
// 类作用域
flags: ACC_PUBLIC
// 内部存储字节码指令
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
// Java源码行号与字节码指令的对应关系
LineNumberTable:
line 6: 0
// 局部变量表
LocalVariableTable:
Start  Length  Slot  Name   Signature
0       5     0  this   LTest2021;
public void showMessage();
descriptor: ()V
// 方法作用域
flags: ACC_PUBLIC
// 内部存储字节码指令
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc           #3                  // String Hello World
5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
// Java源码行号与字节码指令的对应关系
LineNumberTable:
line 9: 0
line 10: 8
// 局部变量表
LocalVariableTable:
Start  Length  Slot  Name   Signature
0       9     0  this   LTest2021;
}
// 源文件名称
SourceFile: "Test2021.java"

Class类文件的结构

Class文件是一组以8个字节为基础单位的二进制流，各个数据严格按照顺序紧凑地排列在文件之中，中间没有添加任何分隔符。文件格式采用一宗类似于C语言结构体的伪结构来存储数据，这种伪结构只要两种数据类型：无符号数和表

• 无符号数：属于基本的数据类型，以u1、u2、u4、u8来分别表示一个字节、2个字节、4个字节和8个字节的无符号数。无符号数可以用来描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构字符串值

• 表：是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的符合数据类型，所有表的命名都以"_info""结尾

魔术（Magic Number）

• 每个Class文件开头的4个字节的无符号整数
• 存在的作用是确定这个文件是一个能被虚拟机接受的有效合法的Class文件
• 魔术值固定为0×CAFEBABE

Class文件版本号

• 第五个和第六个字节代表编译的副版本号minor_version，第七个和第八个是编译的主版本号major_version

• 版本号和Java编译器的对应关系

常量池

• 主要存储：字面量和符号引用
• 是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一
• 可以使用javap命令输出常量表

访问位置

• 在常量池结束之后，紧接着的2个字节代表访问标志，用于识别一些类或者接口层次的访问信息，包括：

  • 这个Class是类还是接口；
  • 是否定义了public类型；
  • 是否定义为abstract类型；
  • 如果是类，是否被声明为final等

类索引、父类索引与接口索引集合

类索引（this_class）和父类索引（super_class）都是一个u2类型的数据，而和接口索引（interfaces）是一组u2类型索引的结合，Class文件通过这三项数据来确定该类型的集成关系

字段表集合

字段表（field_info）用于描述接口或类中声明的变量。变量指类级变量和实例级变量，但不包括在方法内部声明的局部变量。描述字段的信息包括：

1. 作用域（public private protected）
2. 是实例变量还是类变量（static）
3. 可变性（final）
4. 并发可见性（volatile）
5. 可否被序列化（transient）
6. 字段数据类型（基本数据类型、对象和数组）

方法表集合

方法表集合和字段表集合结构类似，不同之处在于volatile和transient不能用于描述方法，所以方法表的访问标识中没有ACC_VOLATILE和`ACC_TRANSIENT

属性表集合

将如下代码编译之后使用javap指令查看属性集合内容

public class Test2021 {
public void showMessage() {
System.out.println("Hello World");
}
}

使用java -v Test2021.class之后就可以看到属性表集合内存存储的数据

{
public Test2021();
descriptor: ()V
// 类作用域
flags: ACC_PUBLIC
// 内部存储字节码指令
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
// Java源码行号与字节码指令的对应关系
LineNumberTable:
line 6: 0
// 局部变量表
LocalVariableTable:
Start  Length  Slot  Name   Signature
0       5     0  this   LTest2021;
public void showMessage();
descriptor: ()V
// 方法作用域
flags: ACC_PUBLIC
// 内部存储字节码指令
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc           #3                  // String Hello World
5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
// Java源码行号与字节码指令的对应关系
LineNumberTable:
line 9: 0
line 10: 8
// 局部变量表
LocalVariableTable:
Start  Length  Slot  Name   Signature
0       9     0  this   LTest2021;
}
// 源文件名称
SourceFile: "Test2021.java"

最新的《JAVA虚拟机规范-Java SE 8 Edition》中定义了23个属性：各属性代表的实际含义点击这里查看

参考文章

• Java虚拟机之Class类文件结构
• 《深入理解Java虚拟机》（第三版）

点击查看原文

以上是 【Java】Java虚拟机-Class类文件的结构 的全部内容， 来源链接： utcz.com/a/112300.html