JVM Class文件总体介绍

Class文件

• 源代码经过编译器编译之后便会生成一个字节码文件
• 字节码是一种二进制的类文件，它的内容是JVM的指令
• 不是C、C++经由编译器直接生成机器码

概述

字节码文件的跨平台性

Java语言跨平台语言

• Java源代码编译为字节码文件在不同平台上运行，不需要重新编译
• 其他语言有编译器，跨平台优势不明显了
• 跨平台似乎快成了一门语言必有的特性

跨语言的平台——JVM

• Java虚拟机不和包括Java在内的任何语言绑定
• 它只与Class文件，特定的二进制文件格式所关联
• 只要能将源文件编译为正确的Class文件，那么这种语言就可以在Java虚拟机上执行
• Class文件结构，Java虚拟机的基石、桥梁
• 所有的JVM遵循JVM规范，字节码文件可以在所有的JVM运行
• 前端编译器负责将Java源码编译为JVM规范的字节码文件
• Javac是一种前端编译器，过程有：
  • 词法分析
  • 语法解析
  • 语义解析
  • 生成字节码
• JDK包含将源码编译为JVM指令集的编译器、JVM运行时环境

编译器

Javac编译器

• javac编译器能将Java源代码编译为字节码（前端编译器）
• HotSpot VM并没有强制要求前端编译器只能使用javac来编译字节码，其实只要编译结果符合JVM规范都可以被JVM所识别即可

ECJ编译器

• 内置在Eclipse中的ECJ (Eclipse Compiler for Java)编译器
• 和Javac的全量式编译不同，ECJ是一种增量式编译器
• ECJ编译器所采取的编译方案是把未编译部分的源码逐行进行编译，而非每次都全量编译
• Tomcat中同样也是使用ECJ编译器来编译isp文件
• ECJ编译器是采用GPLv2的开源协议进行源代码公开，可以登录eclipse官网下载ECJ编译器的源码进行二次开发
• 前端编译器并不会直接涉及编译优化等方面的技术，而是将这些具体优化细节移交给HotSpot的JIT编译器负责

AOT（静态提前编译器）

字节码指令

• Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的操作码(opcode)以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数的操作数(operand)所构成
• 虚拟机中许多指令并不包含操作数（只有一个操作码）

文件结构

类（Class）

• 任何一个Class文件都对应着唯一一个类或接口的定义信息
• Class文件实际上它并不一定以磁盘文件的形式存在
• Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流

文件格式

• Class的结构不像XML等描述语言，由于它没有任何分隔符号
• 其中的数据项，无论是字节顺序还是数量，都是被严格限定的，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
• Class文件的结构并不是一成不变的，随着Java虚拟机的不断发展，总是不可避免地会对Class文件结构做出一些调整，但是其基本结构和框架是非常稳定的

总体结构

类型	名称	说明	长度	数量
u4	magic	魔数,识别Class文件格式	4个字节	1
u2	minor_version	副版本号(小版本)	2个字节	1
u2	major_version	主版本号(大版本)	2个字节	1
u2	constant_pool_count	常量池计数器	2个字节	1
cp_info	constant_pool	常量池表	n个字节	constant_pool_count-1
u2	access_flags	访问标识	2个字节	1
u2	this_class	类索引	2个字节	1
u2	super_class	父类索引	2个字节	1
u2	interfaces_count	接口计数器	2个字节	1
u2	interfaces	接口索引集合	2个字节	interfaces_count
u2	fields_count	字段计数器	2个字节	1
field_info	fields	字段表	n个字节	fields_count
u2	methods_count	方法计数器	2个字节	1
method_info	methods	方法表	n个字节	methods_count
u2	attributes_count	属性计数器	2个字节	1
attribute_info	attributes	属性表	n个字节	attributes_count