Class文件格式

Java字节码可以以非文件的其它方式存在：

理解java字节码文件重要的几个属性：

• 字节码文件信息（ClassFile结构）

• 描述符（descriptor）

• 类常量池（Constant pool）

• 访问标志（flags）

• Code属性

• ConstantValue

• LineNumberTables

• Exception table

• StackMapTable

• InnerClasses

 

 

 

 

ClassFile结构

类型	名称	数量	含义
u4	magic	1	魔数值固定为0xCAFEBABE
u2	minor_version	1	副版本号
u2	major_version	1	主版本号
u2	constant_pool_count	1	常量池计数器，值等于常量池表中的成员数加1。8字节常量占两个表成员空间计数为加1再加1。
cp_info	constant_pool	constant_pool_count - 1	常量池 字符串常量、类或接口名、字段名和其它常量。索引从1开始，0固定为this或空
u2	access_flags	1	类或者接口的访问权限及基础属性
u2	this_class	1	类索引
u2	super_class	1	父类索引
u2	interfaces_count	1	接口计数器
u2	interfaces	interfaces_count	接口表
u2	fields_count	1	字段计数器
field_info	fields	fields_count	字段表
u2	methods_count	1	方法计数器
method_info	methods	methods_count	方法表
u2	attribute_count	1	属性计数器
attribute_info	attributes	attributes_count	属性表

Java虚拟机规范定义了u1、u2、u4和u8来分别表示1个字节、2个字节、4个字节和8个字节的无符号数，分别对应于byte、short、int和long。

1. attribute_name_index u2

2. attribute_length u4 固定为2

3. soucefile_index u2 UTF-8常量索引

 

☞注：都是tag + 长度 +内容 以此分析字节码文件

类常量池（Constant pool）

常量池中数据项类型	类型标志	类型描述
CONSTANT_Utf8	1	UTF-8编码的Unicode字符串
CONSTANT_Integer	3	int类型字面值
CONSTANT_Float	4	float类型字面值
CONSTANT_Long	5	long类型字面值
CONSTANT_Double	6	double类型字面值
CONSTANT_Class	7	对一个类或接口的符号引用
CONSTANT_String	8	String类型字面值
CONSTANT_Fieldref	9	对一个字段的符号引用
CONSTANT_Methodref	10	对一个类中声明的方法的符号引用
CONSTANT_InterfaceMethodref	11	对一个接口中声明的方法的符号引用
CONSTANT_NameAndType	12	对一个字段或方法的部分符号引用

 

常量池之中主要存放两大类常量：
1).字面量: 比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值等
2).符号引用: 属于编译原理方面的概念，包括了下面三类常量:
①.类和接口的全限定名
②.字段的名称和描述符
③.方法的名称和描述符

 

 

访问标志（flags）

Flag Name	值	解释
ACC_PUBLIC	0x0001	public
ACC_FINAL	0x0010	final，不允许有子类
ACC_SUPER	0x0020	跟调用invokespecial指令时的处理有关
ACC_INTERFACE	0x0200	这是个接口
ACC_ABSTRACT	0x0400	abastract不能实例化
ACC_SYNTHETIC	0x1000	没有在源代码中出现，该类是编译器生成的
ACC_ANNOTATION	0x2000	注解类型
ACC_ENUM	0x4000	枚举类型

描述符（descriptor）

符号	类型	含义
B	byte	有符号的字节型数
C	char
D	double
F	float
I	int
J	long
L ClassName;	reference	ClassName类实例
S	short
Z	boolean
[	reference	一个一维数组
V	void	方法描述符（参数类别）V，表示不返回

 

 

Code属性

在field和method中，可以有若干个attribute，类文件也有attribute，用于描述一些额外的信息

attribute_name_index u2 名字，指向常量池UTF-8

attribute_length u4 长度

info[attribute_length] u1内容

 

Deprecated 描述

1. attribute_name_index u2 指向常量池表示Deprecated的UTF-8常量

2. attribute_length u4 为0

ConstantValue 描述

1. attribute_name_index u2 包含ConstantantValue字面量的UTF-8索引

2. attribute_length u4 为2

3. constantvalue_index u2 常量值，指向常量池，可以是UTF-8，Float, Double

Code 使用结构体来描述

1. Code_attribute {

2. u2 attribute_name_index; //指向utf-8 code常量

3. u4 attribute_length; //表示长度

4. u2 max_stack; //最大的栈长度

5. u2 max_locals; //局部变量有多少

6. u4 code_length; //字节码长度

7. u1 code[code_length]; //字节码

8. u2 exception_table_length; //异常表长度

9. { u2 start_pc; //异常处理的开始位置

10. u2 end_pc; //异常处理的结束位置

11. u2 handler_pc; //处理此异常的字节码位置

12. u2 catch_type; /*处理的异常类型，

13. 指向常量池表示constant_class的utf-8常量*/

14. } exception_table[exception_table_length];

15. u2 attributes_count; //属性数量

16. /*对其他属性的描述如lineNumberTable、

17.     LocalVariableTable 属性*/

18. attribute_info attributes[attributes_count];

19. }

 

LineNumberTable - Code属性的属性

1. LineNumberTable_attribute {

2. u2 attribute_name_index;//指向常量池LineNumberTable的utf-8常量

3. u4 attribute_length;//长度

4. u2 line_number_table_length;//多少个表项

5.  

6. { u2 start_pc; //字节码偏移量

7. u2 line_number;    //对应行号

8. } line_number_table[line_number_table_length];

9. }

 

LocalVariableTable - Code属性的属性（调试信息）

1. LocalVariableTable_attribute {

2. u2 attribute_name_index;//指向常量池表示LocalVariableTable

3. 的utf-8常量

4. u4 attribute_length;

5. u2 local_variable_table_length;

6.  

7. { u2 start_pc; //局部变量偏移量

8. u2 length;

9. u2 name_index; //局部变量名称 指向常量池索引

10. u2 descriptor_index; //局部变量类型 指向常量池索引

11. u2 index; //局部变量位置

12. } local_variable_table[local_variable_table_length];

13. }

调试器在执行方法的过程中，用它来确定某个局部变量的值。

LocalVariableTable Attribute用于调试器，以获取在方法运行时局部变量的信息。在一个Code Attribute中只包含1或0项LocalVariableTable Attribute。

LocalVariableTypeTable Code属性的属性（调试信息）

1. LocalVariableTypeTable _attribute {

2. u2 attribute_name_index;//指向常量池表示LocalVariableTable

3. 的utf-8常量

4. u4 attribute_length;

5. u2 local_variable_table_length;

6.  

7. { u2 start_pc; //局部变量偏移量

8. u2 length;

9. u2 name_index; //局部变量名称 指向常量池索引

10. u2 signature_index; //局部变量类型 指向常量池索引

11. u2 index; //局部变量位置

12. } local_variable_type_table[local_variable_type_table_length];

13. }

调试器在执行方法的过程中，用它来确定某个运行时泛型局部变量的值。

LocalVariableTable Attribute和LocalVariableTypeTable Attribute表达的信息是类似的，他们的区别是对泛型类型的局部变量，需要用Signature的形式表达，而不能仅仅用Descriptor的形式表达，因而对泛型类型的局部变量，需要在LocalVariableTable Attribute和LocalVariableTypeTable Attribute中同时存在一项；而对非泛型类型的局部变量来说，只要在LocalVariableTable Attribute存在表项就可以了。

 

Exception table属性

描述异常类的信息，类似code，是throws部分不是try catch部分

1. attribute_name_index u2

2. attribute_length u4

3. number_of_exceptions u2

4. exception_index_table[number_of_exceptions] u2

5. 指向Constant_Class的索引

StackMapTable

在 Java 6 版本之后 JVM 引入了栈图 (Stack Map Table) 概念。为了提高验证过程的效率，在字节码规范中添加了 Stack Map Table 属性，以下简称栈图，其方法的 code 属性中存储了局部变量和操作数的类型验证以及字节码的偏移量。也就是一个 method 需要且仅对应一个 Stack Map Table 。在 Java 7 版本之后把栈图作为字节码文件中的强制部分。

参考：https://hllvm-group.iteye.com/group/topic/26545

 

/*same */中same表示帧类型，即same_frame。

根据frame_type的值计算offset_delta（偏移量增量）。不同的帧类型的偏移量增量取值范围和计算方式不同。计算字节码偏移量：前一帧的字节码偏移量加上offset_delta的值再加1。

InnerClasses

后面的注释代表前面引用的值。