Java-The class File Format

一个class文件包含的是8字节流，所有16-bit、32-bit、64-bit的值都是以2个、4个、8个连接的字节组成。多字节的数据总是以大端的形式保存，也就是低字节在高内存地址。在Java SE平台上，支持这种形式有java.io.DataInput和java.io.DataOutput和实现类java.io.DataInputStream和java.io.DataOutputStream。

类形u1, u2, u4分别表示1、2、4字节变量，通过java.io.DataInput的readUnsignedByte、readUnsignedShort和readInt方法进行读取。

ClassFile的结构

ClassFile {
    u4             magic;
    u2             minor_version;
    u2             major_version;
    u2             constant_pool_count;
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];
    u2             access_flags;
    u2             this_class;
    u2             super_class;
    u2             interfaces_count;
    u2             interfaces[interfaces_count];
    u2             fields_count;
    field_info     fields[fields_count];
    u2             methods_count;
    method_info    methods[methods_count];
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

（1）magic

魔数，用于指定这是class file格式，值为0xCAFEBABE。

（2）minor_version, major_verson

 如果一个class文件major version M，minor version m，那么这个class file就被标识为M.m。一个Java虚拟机实现支持class file版本格式指定，这样只有在指定范围的class file才能加载。

（3）constant_pool_count/constant_pool[]

constant_pool表示各种字符串常量、类和接口名称、属性名称和其它常量。

（4）access_flags

表示类名名称的访问控制。

 

Flag Name	Value	Interpretation
ACC_PUBLIC	0x0001	Declared public; may be accessed from outside its package.
ACC_FINAL	0x0010	Declared final; no subclasses allowed.
ACC_SUPER	0x0020	Treat superclass methods specially when invoked by the invokespecial instruction.
ACC_INTERFACE	0x0200	Is an interface, not a class.
ACC_ABSTRACT	0x0400	Declared abstract; must not be instantiated.
ACC_SYNTHETIC	0x1000	Declared synthetic; not present in the source code.
ACC_ANNOTATION	0x2000	Declared as an annotation type.
ACC_ENUM	0x4000	Declared as an enum type.

（5）this_class/super_class

这个值必须是constant_pool中有效的索引值。

（6）interfaces_count/interfaces[]

这些值必须是constant_pool中的索引

（7）field_count/fields[]

必须为field_info数据结构

（8）methods_count/methods[]

数据结构为method_info

（9）attributes_count/attributes[]

数据结构为attribute_info，这些attributes表示class file中的InnerClasses、EnclosingMethod、Synthetic、Signature、SourceFile、SourceDebugExtension、Deprecated、RuntimeVisibleAnnotations、RuntimeInvisibleAnnotations和BootstrapMethods。

名称的内部形式

1.二进制类和接口的名称

由于它们是以全限定的形式表示，所以名称总是表示为CONSTANCT_Utf8_info结构，由于历史原因，二进制名称表示在语法上不尽相同，这里使用/替代点。

2.非限定名

方法的名称、属性和局部变量被保存为非限定名，一个非限定名称不能包含ASCII字符（.;[/）.

描述和签名

描述用于表示属性和方法的类型的字符串、签名是用于表示属性或方法的通用类型。

1.Field Descriptors

一个类、接口或局部变量的描述表示。

FieldDescriptor:
    FieldType

FieldType:
    BaseType
    ObjectType
    ArrayType	

BaseType:
    B
    C
    D
    F
    I
    J
    S
    Z

ObjectType:
    L ClassName ;

ArrayType:
    [ ComponentType

ComponentType:
    FieldType

 

BaseTypeCharacter	Type	Interpretation
B	byte	signed byte
C	char	Unicode character code point in the Basic Multilingual Plane, encoded with UTF-16
D	double	double-precision floating-point value
F	float	single-precision floating-point value
I	int	integer
J	long	long integer
LClassName;	reference	an instance of class ClassName
S	short	signed short
Z	boolean	true or false
[	reference	one array dimension

2.Method Descriptors

用于描述方法接收的参数的返回的值。

MethodDescriptor:
    ( ParameterDescriptor* ) ReturnDescriptor

ParameterDescriptor:
    FieldType

ReturnDescriptor:
    FieldType
    VoidDescriptor

VoidDescriptor:
    V

参考：

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-4.html#jvms-4.3

 

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