魔数与Class文件的版本。

本文介绍了Java Class文件的基本结构,包括魔数(Magic Number)的作用及其历史由来,并详细解释了版本号如何标识Class文件的兼容性和版本信息。

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        每个Class文件的头4个字节称为魔数(Magic Number),他的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。很多文件存储标准中都使用魔数来进行身份识别,譬如图片格式,如gif或者jpeg等在文件头中都存有魔数。使用魔数而不是扩展名来进行识别主要是基于安全方式的考虑,因为文件扩展名可以随意的改动。文件格式的制定者可以自由的选择魔数值,只要这个魔数值还没有被广泛采用过同时又不会引起混淆即可。Class文件的魔数的获得很有“浪漫气息”,值为:0xCAFEBABE(咖啡宝贝?),这个魔数值在Java还称作“Oak”语言的时候(大约是1991年前后)就已经确定下来了。他还有一段很有趣的历史,据Java开发小组最初的关键成员Patrick Naughton所说:“我们一直在寻找一些好玩的、容易记忆的东西,选择0xCAFEBABE是因为他象征着著名咖啡品牌Peet's Coffee中深受欢迎的Baristas咖啡”,这个魔数似乎也预示着日后“Java”这个商标名称的出现。

        紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号:第5和第6个字节是次版本号(Minor Version),第7和第8个字节是主版本号(Major Version)。Java的版本号是从45开始的,JDK 1.1之后的每个JDK大版本发布主版本号向上加1(JDK 1.0~1.1使用了45.0~45.3的版本号),高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件,但不能运行以后版本的Class文件,即使文件格式并未发生任何变化,虚拟机也必须拒绝执行超过其版本号的Class文件。

        例如,JDK 1.1能支持版本号为45.0~45.65535的Class文件,无法执行版本号为46.0以上的Class文件,而JDK 1.2则能支持45.0~45.65535的Class文件。现在,最新的JDK版本为1.7,可生成的Class文件主版本号最大值为51.0。

        下面是一段简单的Java代码。

public class TestClass {

    private int m;

    public int inc() {
        return m + 1;
    }
}

        下图显示的是使用十六进制编辑器WinHex打开这个Class文件的结果,可以清楚的看见开头4个字节的十六进制表示是0xCAFFBABE,代表次版本号的第5个和第6个字节值为0x0000,而主版本号的值为0x0032,也即是十进制的50,该版本号说明这个文件是可以被JDK 1.6或以上版本虚拟机执行的Class文件。


### 如何查看 Java 类文件 为了确认 Java 类文件是否具有正确的 `0xCAFEBABE`,可以通过多种方式来实现这一目标。以下是几种常用的方法: #### 方法一:使用十六进制编辑器 通过任何一款十六进制编辑工具打开 `.class` 文件可以直接看到文件开头的内容。对于合法的 Java 类文件而言,在最前面应该能够观察到代表的字节序列 CAFEBABE。 #### 方法二:编写简单的 Java 程序读取并打印 利用 Java 自身强大的 I/O 库也可以轻松完成这项工作。下面给出了一段用于展示如何获取指定路径下 .class 文件头部信息的小程序[^1]。 ```java import java.io.DataInputStream; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; public class MagicNumberReader { public static void main(String[] args) throws IOException { try (DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("Test.class"))) { int magic = dis.readInt(); System.out.printf("Magic number is: %08X\n", magic); } } } ``` 这段代码会尝试从名为 "Test.class" 的文件中读取前四个字节的据,并将其解释为整型变量 `magic`,最后以十六进制的形式输出该值。如果一切正常,则应显示 `Magic number is: CAFEBABE`。 #### 方法三:借助命令行工具/javap JDK 提供了一个叫做 `javap` 的实用程序,它可以用来反编译已编译好的 Java 字节码文件。虽然此工具主要用于分析类内部结构,但它同样可以在一定程度上帮助我们了解 Class 文件的基本组成部分,包括部分。执行如下指令即可快速查阅给定 .class 文件的相关详情[^2]: ```bash javap -verbose Test.class | head -n 5 ``` 上述命令将会把详细的 Class 文件据呈现出来,其中就包含了至关重要的字段。
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