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java类文件结构笔记

我们都知道java实现跨平台靠的是虚拟机技术,将源文件编译成与操作系统无关的,只有虚拟机能识别并执行的字节码文件,由各个操作系统上的jvm来负责执行,屏蔽了底层具体的操作系统。这里我们就来认识一下这个只有jvm才认识的字节码文件的真实样子。

为了节省空间,类文件中没有任何分隔符,各个数据项都是一个挨着一个紧凑排列的,所以其中无论是顺序还是数量等都是严格规定的,哪个字节代表什么含义,长度是多少,先后顺序如何,都不允许改变。下面我们先看一下类文件的整体结构:

Class文件结构

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 其中常量、接口、字段、方法和属性在其中按各自的结构紧密排列,个数由其前面的数量字段决定。同时类文件中最小单位为1个字节,超过一个字节的数据以大端方式存储。

 下面依次介绍其中的每个部分:

魔数

魔数是用来确定文件的类型是否是class文件,因为只靠文件扩展名来确定文件类型并不可靠。

这个魔数占文件的开始4个字节,为CA FE BA BE。(注意:这里的字面代表的是十六进制数,而不是ASCII码)

版本号

接下来的4个字节为class文件版本号,其中前两个字节表示的是次版本号,后两个字节表示的是主版本号(从45开始)。

虚拟机可以向下兼容运行class文件,但不能运行高于其版本的class文件。

常量池

由于常量池中的常量数量是不确定的,所以在常量池的入口需要有两个字节用来代表常量池容量计数值(常量池索引从1开始)。

一共有14种常量类型,有着各自对应的结构,但开始的一个字节同样都是表示标志位,用来区分不同的类型。

下面为14种常量的具体类型和对应的标志位:

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每种类型的结构如下(其中u1表示1个字节,u2表示2个字节,其他同理):

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读取常量池的时候首先读取标志位,判断常量类型,就可以知道对应的结构,获取对应的信息了。

访问标志

 常量池之后的两个字节代表访问标志,即这个class是类还是接口,是否为public等的信息。不同的含义有不同的标志值(没有用到的标志位一律为0。),具体信息如下:

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 类索引

类索引占两个字节,分别指向常量池中的CONSTANT_Class_info类型的常量,这个类型的常量结构见常量池中的图表,其中包含一个指向全限定名常量项的索引。

父类索引

因为java只允许单继承,所以只有一个父类,具体内容同上-类索引。

 

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