第六章 类文件结构

Class类文件的结构

位：（bit）：是计算机 内部数据 储存的最小单位，11001100是一个八位二进制数。
字节：（byte）：是计算机中 数据处理 的基本单位，习惯上用大写 B 来表示,1B（byte,字节）= 8bit（位）。
字符：是指计算机中使用的字母、数字、字和符号，1字符 = 2字节。

Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在Class文件中，中间没有任何分隔符号；
Class文件结构中只有两种数据类型：无符号数和表；
无符号数属于基本的数据类型，以u1、u2、u4和u8分别代表1个字节、2个字节、4个字节和8个字节的无符号数；
表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都以 “_info” 结尾。

1. 魔数与Class文件的版本
   每个Class文件的头4个字节称为魔数（magic），唯一作用是用于确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件（即身份识别）。
   4个字节魔数后面存储的是Class问价的版本号：第5和第6字节是次版本号（minor_version），第7和第8字节是主版本号（major_version）

2. 常量池
   主次版本号之后的是常量池入口；由于常量池中常量的数量是不固定的，所以需要先放置一项u2类型的数代表常量池容量计数值（constant_pool_count），计数从1开始其他集合类型都是从0开始；
   常量池中主要存放两大类常量：字面量（如文本字符串、被声明为final的常量值等）和符号引用（类和接口的权限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符）；
   常量池中的每一项常量都是一个表，共有11中结构各不相同的表结构数据，11种表的共同特点是表开始的第一位是一个u1类型的标志位
   
   
   

3. 访问标志
   常量池结束之后紧接着的2个字节代表访问标志，用于识别类或接口层次的访问信息，包括：这个Class是类还是接口、是否定义为public类型、是否定义为abstract类型、如果是类的话是否被声明为final，等等。

标志名称	标志值	含义
ACC_PUBLIC	0x0001	是否为Public类型
ACC_FINAL	0x0010	是否被声明为final，只有类可以设置
ACC_SUPER	0x0020	是否允许使用invokespecial字节码指令的新语义．
ACC_INTERFACE	0x0200	标志这是一个接口
ACC_ABSTRACT	0x0400	是否为abstract类型，对于接口或者抽象类来说，次标志值为真，其他类型为假
ACC_SYNTHETIC	0x1000	标志这个类并非由用户代码产生
ACC_ANNOTATION	0x2000	标志这是一个注解
ACC_ENUM	０x4000	标志这是一个枚举

4. 类索引、父类索引与接口索引集合
   类索引（this_class）和父类索引（super_class）都是一个u2类型的数据，而接口索引集合（interfaces）是一组u2数据类型的集合；

5. 字段表集合

全限定名：如 cn/com/gnnt/test3/TestClass 即把类全名中的“.”替换为“/”
简单名称：没有类型和参数修饰的方法或字段名，如 sum()方法和 int i 的简单名称为“sum”和“i”
描述符：用来描述字段的数据类型、方法的参数类型（包括数量、类型及顺序）和返回值；描述方法时按先参数列表后返回值的顺序，如void add(int a,int b) 记录为 (II)V
如下表是描述符标识字符含义表

标识字符	含义
B	byte
C	char
D	double
F	float
I	int
J	long
S	short
Z	boolean
V	void
L	对象类型，如Ljava/lang/Object
[	数组类型，如 java.lang.String[][] 记录为[[Ljava/lang/String； int[] 记录为 [I

 字段表（field_info）用于描述接口或类中声明的变量，包含的信息有：字段作用域（public、protected、private）、是类级别变量还是实例级别变量（static修饰符）、可变性（final）、并发可见性（volatile修饰符，是否强制从主内存读写）、可否序列化（transient）、字段数据类型（基本类型、数组、对象）、字段名称。

①字段修饰符放在access_flags中

②name_index和descriptor_index都是对常量池的引用，分别代表字段的简单名称和字段的描述符；
③attributes 表示字段在属性表中存放的的额外信息，如“int a = 123”那就在属性表中存放一项名为ConstantValue的属性，其值指向常量123。

6. 方法表集合
   和字段表类似
   
   ①访问标志（access_flags）
   
   ②方法里的java代码，经过编译器编译成字节码指令之后，存放在方法属性表集合中一个名为“Code”的属性里面。

7. 属性表集合
    与Class文件中其他的数据项目要求严格的顺序、长度和内容不同，属性表集合的限制稍微宽松了一些，不再要求各个属性表具有严格顺序，并且只要不与已有属性名重复，任何人实现的编译器都可以向属性表具有严格顺序，并且只要不与已有属性名重复，任何人实现的编译器都可以向属性表中写入自己定义的属性信息，Java虚拟机运行时会忽略掉他不认识的属性。为了能正确解析Class文件，《java虚拟机规范》预定义21项虚拟机实现应当能识别的属性，具体内容见下表。下文中将对其中一些属性中的关键常用的部分进行讲解。

属性名称	使用位置	含义
Code	方法表	Java代码编译成的字节码指令
ConstantValue	字段表	final关键字定义的常量值
Deprecated	类、方法表、字段表	被声明为deprecated的方法和字段
Exceptions	方法表	方法抛出的异常
EnclosingMethod	类文件	仅当一个类为局部类或者匿名类时才能拥有这个属性，这个属性用于标识这个类所在的外围方法
InnerClasses	类文件	内部类列表
LineNumberTable	Code属性	Java源码的行号与字节码指令的对用关系
LocalVariableTable	Code属性	方法的局部变量描述
StackMapTable	Code属性	JDK1.6中新增的属性，供新的类型检查验证器（Type Checker）检查和处理目标方法的局部变量和操作数栈所需要的类型是否匹配
Signature	类、方法表、字段表	JDK1.5中新增的属性，这个属性用于支持泛型情况下的方法签名，在Java语言中，任何类、接口、初始化方法或成员的泛型签名如果包含了类型变量（Type Variables）或参数化类型（Parameterized Types），则Signature属性会为他记录泛型签名信息。由于Java的泛型采用擦除法实现，在为了避免类型信息被擦出后导致签名混乱，需要这个属性记录泛型中的相关信息
SourceFile	类文件	记录源文件名称
SourceDebugExtension	类文件	JDK 1.6中新增的属性，SourceDebugExtension属性用于存储额外的调试信息，譬如在进行JSP文件调试时，无法同构Java堆栈来定位到JSP文件的行号，JSR-45规范为这些非Java语言编写，却需要编译成字节码并运行在Java虚拟机中的程序提供了一个进行调试的标准机制，使用SourceDebugExtension属性就可以用于存储这个标准所新加入的调试信息
Synthetic	类、方法表、字段表	标识方法或字段为编译器自动生成的
LocalVariableTypeTable	类	JDK 1.5中新增的属性，他使用特征签名代替描述符，是为了引入泛型语法之后能描述泛型参数化类型而添加
RuntimeVisibleAnnotations	类、方法表、字段表	JDK 1.5中新增的属性，为动态注解提供支持。RuntimeVisibleAnnotations属性用于指明哪些注解是运行时（实际上运行时就是进行反射调用）可见的
RuntimeInVisibleAnnotations	类、方法表、字段表	JDK 1.5新增的属性，与RuntimeVisibleAnnotations属性作用刚好相反，用于指明哪些注解是运行时不可见的
RuntimeVisibleParameter Annotations	方法表	JDK 1.5新增的属性，作用与RuntimeVisibleAnnotations属性类似，只不过作用对象为方法参数
RuntimeInVisibleAnnotations Annotations	方法表	JDK 1.5中新增的属性，作用与RuntimeInVisibleAnnotations属性类似，只不过作用对象为方法参数
AnnotationDefault	方法表	JDK 1.5中新增的属性，用于记录注解类元素的默认值
BootstrapMethods	类文件	JDK 1.7中新增的属性，用于保存invokedynamic指令引用的引导方法限定符